C++宏定義詳解
阿新 • • 發佈:2017-09-17
windows 依據 include 所有 out 轉換成 數組 ons area 一、#define的基本用法
#define是C語言中提供的宏定義命令,其主要目的是為程序員在編程時提供一定的方便,並能在一定程度上提高程序的運行效率,但學生在學習時往往不能 理解該命令的本質,總是在此處產生一些困惑,在編程時誤用該命令,使得程序的運行與預期的目的不一致,或者在讀別人寫的程序時,把運行結果理解錯誤,這對 C語言的學習很不利。
1 #define命令剖析
1.1 #define的概念
#define命令是C語言中的一個宏定義命令,它用來將一個標識符定義為一個字符串,該標識符被稱為宏名,被定義的字符串稱為替換文本。
該命令有兩種格式:一種是簡單的宏定義,另一種是帶參數的宏定義。
(1)簡單的宏定義:
1.2 宏替換發生的時機
為了能夠真正理解#define的作用,讓我們來了解一下對C語言源程序的處理過程。當我們在一個集成的開發環境如Turbo C中將編寫好的源程序進行編譯時,實際經過了預處理、編譯、匯編和連接幾個過程。其中預處理器產生編譯器的輸出,它實現以下的功能:
(1)文件包含
可以把源程序中的#include 擴展為文件正文,即把包含的.h文件找到並展開到#include 所在處。
(2)條件編譯
預處理器根據#if和#ifdef等編譯命令及其後的條件,將源程序中的某部分包含進來或排除在外,通常把排除在外的語句轉換成空行。
(3)宏展開
預處理器將源程序文件中出現的對宏的引用展開成相應的宏 定義,即本文所說的#define的功能,由預處理器來完成。
經過預處理器處理的源程序與之前的源程序有所有不同,在這個階段所進行的工作只是純粹的替換與展開,沒有任何計算功能,所以在學習#define命令時只要能真正理解這一點,這樣才不會對此命令引起誤解並誤用。
2 #define使用中的常見問題解析
2.1 簡單宏定義使用中出現的問題
在簡單宏定義的使用中,當替換文本所表示的字符串為一個表達式時,容易引起誤解和誤用。如下例:
(2) 問題解析: 如1節所述,宏展開是在預處理階段完成的,這個階段把替換文本只是看作一個字符串,並不會有任何的計算發生,在展開時是在宏N出現的地方 只是簡單地使用串2+2來代替N,並不會增添任何的符號,所以對該程序展開後的結果是a=2+2*2+2,計算後=8,這就是宏替換的實質,如何寫程序才能完成結果為16的運算呢?
(3)解決辦法:
2.2 帶參數的宏定義出現的問題
在帶參數的宏定義的使用中,極易引起誤解。例如我們需要做個宏替換能求任何數的平方,這就需要使用參數,以便在程序中用實際參數來替換宏定義中的參數。一般學生容易寫成如下形式:
要想能夠真正使用好宏定義,那麽在讀別人的程序時,一定要記住先將程序中對宏的使用全部替換成它所代表的字符串,不要自作主張地添加任何其他符號,完全展開後再進行相應的計算,就不會寫錯運行結果。 如果是自己編程使用宏替換,則在使用簡單宏定義時,當字符串中不只一個符號時,加上括號表現出優先級,如果是帶參數的宏定義,則要給宏體中的每個參數加上括號,並在整個宏體上再加一個括號。看到這裏,不禁要問,用宏定義這麽麻煩,這麽容易出錯,可不可以摒棄它, 那讓我們來看一下在C語言中用宏定義的好處吧。 如:
3 宏定義的優點
(1) 方便程序的修改
使用簡單宏定義可用宏代替一個在程序中經常使用的常量,這樣在將該常量改變時,不用對整個程序進行修改,只修改宏定義的字符串即可,而且當常量比較長時, 我們可以用較短的有意義的標識符來寫程序,這樣更方便一些。我們所說的常量改變不是在程序運行期間改變,而是在編程期間的修改,舉一個大家比較熟悉的例子,圓周率π是在數學上常用的一個值,有時我們會用3.14來表示,有時也會用3.1415926等,這要看計算所需要的精度,如果我們編制的一個程序中 要多次使用它,那麽需要確定一個數值,在本次運行中不改變,但也許後來發現程序所表現的精度有變化,需要改變它的值, 這就需要修改程序中所有的相關數值,這會給我們帶來一定的不便,但如果使用宏定義,使用一個標識符來代替,則在修改時只修改宏定義即可,還可以減少輸入 3.1415926這樣長的數值多次的情況,我們可以如此定義 #define pi 3.1415926,既減少了輸入又便於修改,何樂而不為呢?
(2) 提高程序的運行效率
使用帶參數的宏定義可完成函數調用的功能,又能減少系統開銷,提高運行效率。正如C語言中所講,函數的使用可以使程序更加模塊化,便於組織,而且可重復利用,但在發生函數調用時,需要保留調用函數的現場,以便子 函數執行結束後能返回繼續執行,同樣在子函數執行完後要恢復調用函數的現場,這都需要一定的時間,如果子函數執行的操作比較多,這種轉換時間開銷可以忽 略,但如果子函數完成的功能比較少,甚至於只完成一點操作,如一個乘法語句的操作,則這部分轉換開銷就相對較大了,但使用帶參數的宏定義就不會出現這個問 題,因為它是在預處理階段即進行了宏展開,在執行時不需要轉換,即在當地執行。宏定義可完成簡單的操作,但復雜的操作還是要由函數調用來完成,而且宏定義所占用的目標代碼空間相對較大。所以在使用時要依據具體情況來決定是否使用宏定義。
4 結語
本文對C語言中宏定義#define在使用時容易出現的問題進行了解析,並從C源程序處理過程的角度對#define的處理進行了分析,也對它的優點進行 了闡述。只要能夠理解宏展開的規則,掌握使用宏定義時,是在預處理階段對源程序進行替換,只是用對應的字符串替換程序中出現的宏名,這樣就可在正確使用的 基礎上充分享受使用宏定義帶來的方便和效率了
二、define中的三個特殊符號:#,##,#@
char a = ToChar(1);結果就是a=‘1‘;
做個越界試驗char a = ToChar(123);結果就錯了;
但是如果你的參數超過四個字符,編譯器就給給你報錯了! error C2015: too many characters in constant :P (3)最後看看#x,估計你也明白了,他是給x加雙引號
char* str = ToString(123132);就成了str="123132"; 三、常用的一些宏定義
1 防止一個頭文件被重復包含
3 得到一個field在結構體(struct)中的偏移量
4 得到一個結構體中field所占用的字節數
5 得到一個變量的地址(word寬度)
ANSI標準說明了五個預定義的宏名。它們是:
#define是C語言中提供的宏定義命令,其主要目的是為程序員在編程時提供一定的方便,並能在一定程度上提高程序的運行效率,但學生在學習時往往不能 理解該命令的本質,總是在此處產生一些困惑,在編程時誤用該命令,使得程序的運行與預期的目的不一致,或者在讀別人寫的程序時,把運行結果理解錯誤,這對 C語言的學習很不利。
1 #define命令剖析
1.1 #define的概念
#define命令是C語言中的一個宏定義命令,它用來將一個標識符定義為一個字符串,該標識符被稱為宏名,被定義的字符串稱為替換文本。
該命令有兩種格式:一種是簡單的宏定義,另一種是帶參數的宏定義。
(1)簡單的宏定義:
- #define <宏名> <字符串>
- 例: #define PI 3.1415926
- #define <宏名> (<參數表>) <宏體>
- 例: #define A(x) x
1.2 宏替換發生的時機
為了能夠真正理解#define的作用,讓我們來了解一下對C語言源程序的處理過程。當我們在一個集成的開發環境如Turbo C中將編寫好的源程序進行編譯時,實際經過了預處理、編譯、匯編和連接幾個過程。其中預處理器產生編譯器的輸出,它實現以下的功能:
(1)文件包含
可以把源程序中的#include 擴展為文件正文,即把包含的.h文件找到並展開到#include 所在處。
(2)條件編譯
預處理器根據#if和#ifdef等編譯命令及其後的條件,將源程序中的某部分包含進來或排除在外,通常把排除在外的語句轉換成空行。
(3)宏展開
預處理器將源程序文件中出現的對宏的引用展開成相應的宏 定義,即本文所說的#define的功能,由預處理器來完成。
經過預處理器處理的源程序與之前的源程序有所有不同,在這個階段所進行的工作只是純粹的替換與展開,沒有任何計算功能,所以在學習#define命令時只要能真正理解這一點,這樣才不會對此命令引起誤解並誤用。
2 #define使用中的常見問題解析
2.1 簡單宏定義使用中出現的問題
在簡單宏定義的使用中,當替換文本所表示的字符串為一個表達式時,容易引起誤解和誤用。如下例:
- 例1 #define N 2+2
- void main()
- {
- int a=N*N;
- printf(“%d”,a);
- }
(2) 問題解析: 如1節所述,宏展開是在預處理階段完成的,這個階段把替換文本只是看作一個字符串,並不會有任何的計算發生,在展開時是在宏N出現的地方 只是簡單地使用串2+2來代替N,並不會增添任何的符號,所以對該程序展開後的結果是a=2+2*2+2,計算後=8,這就是宏替換的實質,如何寫程序才能完成結果為16的運算呢?
(3)解決辦法:
- /*將宏定義寫成如下形式*/
- #define N (2+2)
- /*這樣就可替換成(2+2)*(2+2)=16*/
2.2 帶參數的宏定義出現的問題
在帶參數的宏定義的使用中,極易引起誤解。例如我們需要做個宏替換能求任何數的平方,這就需要使用參數,以便在程序中用實際參數來替換宏定義中的參數。一般學生容易寫成如下形式:
- #define area(x) x*x
- /*這在使用中是很容易出現問題的,看如下的程序*/
- void main()
- {
- int y = area(2+2);
- printf(“%d”,y);
- }
要想能夠真正使用好宏定義,那麽在讀別人的程序時,一定要記住先將程序中對宏的使用全部替換成它所代表的字符串,不要自作主張地添加任何其他符號,完全展開後再進行相應的計算,就不會寫錯運行結果。 如果是自己編程使用宏替換,則在使用簡單宏定義時,當字符串中不只一個符號時,加上括號表現出優先級,如果是帶參數的宏定義,則要給宏體中的每個參數加上括號,並在整個宏體上再加一個括號。看到這裏,不禁要問,用宏定義這麽麻煩,這麽容易出錯,可不可以摒棄它, 那讓我們來看一下在C語言中用宏定義的好處吧。 如:
- #include <iostream.h>
- #define product(x) x*x
- int main()
- {
- int i=3;
- int j,k;
- j = product(i++);
- cout<<"j="<<j<<endl;
- cout<<"i="<<i<<endl;
- k = product(++i);
- cout<<"k="<<k<<endl;
- cout<<"i="<<i<<endl;
- return 0;
- }
3 宏定義的優點
(1) 方便程序的修改
使用簡單宏定義可用宏代替一個在程序中經常使用的常量,這樣在將該常量改變時,不用對整個程序進行修改,只修改宏定義的字符串即可,而且當常量比較長時, 我們可以用較短的有意義的標識符來寫程序,這樣更方便一些。我們所說的常量改變不是在程序運行期間改變,而是在編程期間的修改,舉一個大家比較熟悉的例子,圓周率π是在數學上常用的一個值,有時我們會用3.14來表示,有時也會用3.1415926等,這要看計算所需要的精度,如果我們編制的一個程序中 要多次使用它,那麽需要確定一個數值,在本次運行中不改變,但也許後來發現程序所表現的精度有變化,需要改變它的值, 這就需要修改程序中所有的相關數值,這會給我們帶來一定的不便,但如果使用宏定義,使用一個標識符來代替,則在修改時只修改宏定義即可,還可以減少輸入 3.1415926這樣長的數值多次的情況,我們可以如此定義 #define pi 3.1415926,既減少了輸入又便於修改,何樂而不為呢?
(2) 提高程序的運行效率
使用帶參數的宏定義可完成函數調用的功能,又能減少系統開銷,提高運行效率。正如C語言中所講,函數的使用可以使程序更加模塊化,便於組織,而且可重復利用,但在發生函數調用時,需要保留調用函數的現場,以便子 函數執行結束後能返回繼續執行,同樣在子函數執行完後要恢復調用函數的現場,這都需要一定的時間,如果子函數執行的操作比較多,這種轉換時間開銷可以忽 略,但如果子函數完成的功能比較少,甚至於只完成一點操作,如一個乘法語句的操作,則這部分轉換開銷就相對較大了,但使用帶參數的宏定義就不會出現這個問 題,因為它是在預處理階段即進行了宏展開,在執行時不需要轉換,即在當地執行。宏定義可完成簡單的操作,但復雜的操作還是要由函數調用來完成,而且宏定義所占用的目標代碼空間相對較大。所以在使用時要依據具體情況來決定是否使用宏定義。
4 結語
本文對C語言中宏定義#define在使用時容易出現的問題進行了解析,並從C源程序處理過程的角度對#define的處理進行了分析,也對它的優點進行 了闡述。只要能夠理解宏展開的規則,掌握使用宏定義時,是在預處理階段對源程序進行替換,只是用對應的字符串替換程序中出現的宏名,這樣就可在正確使用的 基礎上充分享受使用宏定義帶來的方便和效率了
二、define中的三個特殊符號:#,##,#@
- #define Conn(x,y) x##y
- #define ToChar(x) #@x
- #define ToString(x) #x
- int n = Conn(123,456); /* 結果就是n=123456;*/
- char* str = Conn("asdf", "adf"); /*結果就是 str = "asdfadf";*/
char a = ToChar(1);結果就是a=‘1‘;
做個越界試驗char a = ToChar(123);結果就錯了;
但是如果你的參數超過四個字符,編譯器就給給你報錯了! error C2015: too many characters in constant :P (3)最後看看#x,估計你也明白了,他是給x加雙引號
char* str = ToString(123132);就成了str="123132"; 三、常用的一些宏定義
1 防止一個頭文件被重復包含
- #ifndef BODYDEF_H
- #define BODYDEF_H
- //頭文件內容
- #endif
- #define MEM_B( x ) ( *( (byte *) (x) ) )
- #define MEM_W( x ) ( *( (word *) (x) ) )
- #include <iostream>
- #include <windows.h>
- #define MEM_B(x) (*((byte*)(x)))
- #define MEM_W(x) (*((WORD*)(x)))
- int main()
- {
- int bTest = 0x123456;
- byte m = MEM_B((&bTest));/*m=0x56*/
- int n = MEM_W((&bTest));/*n=0x3456*/
- return 0;
- }
3 得到一個field在結構體(struct)中的偏移量
- #define OFFSETOF( type, field ) ( (size_t) &(( type *) 0)-> field )
4 得到一個結構體中field所占用的字節數
- #define FSIZ( type, field ) sizeof( ((type *) 0)->field )
5 得到一個變量的地址(word寬度)
- #define B_PTR( var ) ( (byte *) (void *) &(var) )
- #define W_PTR( var ) ( (word *) (void *) &(var) )
- #define UPCASE( c ) ( ((c) >= ‘‘a‘‘ && (c) <= ‘‘z‘‘) ? ((c) - 0x20) : (c) )
- #define DECCHK( c ) ((c) >= ‘‘0‘‘ && (c) <= ‘‘9‘‘)
- #define HEXCHK( c ) ( ((c) >= ‘‘0‘‘ && (c) <= ‘‘9‘‘) ||((c) >= ‘‘A‘‘ && (c) <= ‘‘F‘‘) ||((c) >= ‘‘a‘‘ && (c) <= ‘‘f‘‘) )
- #define INC_SAT( val ) (val = ((val)+1 > (val)) ? (val)+1 : (val))
- #define ARR_SIZE( a ) ( sizeof( (a) ) / sizeof( (a[0]) ) )
ANSI標準說明了五個預定義的宏名。它們是:
- _LINE_ /*(兩個下劃線),對應%d*/
- _FILE_ /*對應%s*/
- _DATE_ /*對應%s*/
- _TIME_ /*對應%s*/
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