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宏定义又称为宏替换、宏代换，简称“宏”，是C提供的三种预处理功能①的其中一种。其主要目的是为程序员在编程时提供一定的方便，并能在一定程度上提高程序的运行效率②。
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1. #define命令
#define命令是C语言中的一个宏定义命令，它用来讲一个标识符定义为一个字符串，该标识符被称为宏名，被定义的字符串称为替换文本。该命令有两种格式：一种是简单的宏定义（不带参数的宏定义），另一种是带参数的宏定义。
（1） 简单的宏定义
格式：#define <宏名/标识符> <字符串>
eg:#define PI 3.1415926
说明：
①宏名一般用大写
②宏定义末尾不加分好;
③可以用#undef命令终止宏定义的作用域
④宏定义可以嵌套
⑤字符串“”中永远不包含宏
⑥宏替换在编译前进行，不分配内存，变量定义分配内存，函数调用在编译后程序运行时进行，并且分配内存
⑦预处理是在编译之前的处理，而编译工作的任务之一就是语法检查，预处理不做语法检查
⑧使用宏可提高程序的通用性和易读性，减少不一致性，减少输入错误和便于修改。例如：数组大小常用宏定义
（2） 带参数的宏定义（除了一般的字符串替换，还要做参数代换）
格式：#define <宏名>(<参数表>) <字符串>
eg:#define S(a,b) a*b
area=S(3,2);
第一步被换为area=a*b;第二步换为area=3*2;
一个标识符被宏定义后，该标识符便是一个宏名。这时，在程序中出现的是宏名，在该程序被编译前，先将宏名用被定义的字符串替换，这称为宏替换，替换后才进行编译，宏替换是简单的替换。
说明：
①实参如果是表达式容易出问题
#define S(r) r*r
area=S(a+b);第一步换为area=r*r;第二步换成area=a+b*a+b;
当定义为#define S(r)((r)*(r))时area=((a+b)*(a+b))
②宏名和参数的括号间不能有空格
③宏替换之作替换不做计算，不做表达式求解
④宏的哑实结合不存在类型，也没有类型转换
⑤宏展开不占用运行时间，只占用编译时间，函数调用占运行时间（分配内存、保留现场、值传递、返回值）
2. 宏定义易错点示例总结
#define 第一位置 第二位置
（1）“”内的东西不会被宏替换
#define NAMEzhang
程序中有&#34;NAME&#34;则，它会不会被替换呢？
答：否
（2）宏定义前面的那个必须是合法的用户标识符（可以使关键字）
#define 0x abcd
可以吗？也就是说，可不可以用把标识符的字母替换成别的东西？
答：否
（3）第二位置如果有字符串，必须“”配对
#define NAME &#34;zhang
这个可以吗？
答：否
（4）只替换与第一位置完全相同的标识符
#define NAME &#34;zhangyuncong&#34;
程序中有上面的宏定义，并且，程序里有句：NAMELIST这样，会 不会被替换成&#34;zhangyuncong&#34;LIST
答：否
（5）带参数宏的一般用法
例如:
①#define MAX（a,b） （（a）>（b）？（a）：（b））
则遇到MAX（1+2,value）则会把它替换成：
（（1+2）>（value）？（1+2）：（value））
②#define FUN（a） &#34;a&#34;
则，输入FUN（345）会被替换成什么？
其实，如果这么写，无论宏的实参是什么，都不会影响其被替换成 &#34;a&#34;。也就是说，&#34;&#34;内的字符不被当成形参，即使它和一模一样。
③#define N 2+2
void main()
{
int a=N*N;
printf(“%d”,a);
}
出现问题：在此程序中存在着宏定义命令，宏N代表的字符串是2+2，在程序中有对宏N的使用，一般同学在读该程序时，容易产生的问题是先求解N为 2＋2＝4，然后在程序中计算a时使用乘法，即N*N=4*4=16,其实该题的结果为8，为什么结果有这么大的偏差?
问题解析：如1节所述，宏展开是在预处理阶段完成的，这个阶段把替换文本只是看作一个字符串，并不会有任何的计算发生，在展开时是在宏N出现的地方 只是简单地使用串2＋2来代替N，并不会增添任何的符号，所以对该程序展开后的结果是a=2+2*2+2，计算后=8，这就是宏替换的实质，如何写程序才 能完成结果为16的运算呢？
解决办法：将宏定义写成如下形式
#define N (2+2)
这样就可替换成(2+2)*(2+2)=16
④#define area(x) x*x
void main()
{
int y=area(2+2);
printf(“%d”,y);
}
按理说给的参数是2+2，所得的结果应该为4*4=16，但是错了，因为该程序的实际结果为8，仍然是没能遵循纯粹的简单替换的规则，又是先计算再替换 了，在这道程序里，2+2即为area宏中的参数，应该由它来替换宏定义中的x，即替换成2+2*2+2=8了。那如果遵循(1)中的解决办法，把2+2 括起来，即把宏体中的x括起来，是否可以呢？#define area(x) (x)*(x)，对于area(2+2)，替换为(2+2)*(2+2)=16，可以解决，但是对于area(2+2)/area(2+2)又会怎么样呢，有的学生一看到这道题马上给出结果，因为分子分母一样，又错了，还是忘了遵循先替换再计算的规则了，这道题替换后会变为(2+2)*(2+2)/(2+2)*(2+2)即4*4/4*4按照乘除运算规则，结果为16/4*4=4*4=16，那应该怎么呢？解决方法是在整个 宏体上再加一个括号，即#definearea(x) ((x)*(x))，不要觉得这没必要，没有它，是不行的。
要想能够真正使用好宏定义，那么在读别人的程序时，一定要记住先将程序中对宏的使用全部替换成它所代表的字符串，不要自作主张地添加任何其他符号，完全展开后再进行相应的计算，就不会写错运行结果。如果是自己编程使用宏替换，则在使用简单宏定义时，当字符串中不只一个符号时，加上括号表现出优先级，如果是 带参数的宏定义，则要给宏体中的每个参数加上括号，并在整个宏体上再加一个括号。
⑤多行宏定义
#define doit (m,n) for(inti=0;i<(n);++i) { m+=i; }
3. 宏定义其他冷门、重点知识
#define Conn(x,y) x##y
#define ToChar(x) #@x
#define ToString(x) #x
x##y表示什么？表示x连接y，举例说：
int n = Conn(123,456); 结果就是n=123456;
char* str = Conn(&#34;asdf&#34;,&#34;adf&#34;)结果就是 str = &#34;asdfadf&#34;;
#@x，其实就是给x加上单引号，结果返回是一个constchar。
举例说：
char a = ToChar(1);结果就是a=&#39;1&#39;;
做个越界试验char a = ToChar(123);结果是a=&#39;3&#39;;
但是如果你的参数超过四个字符，编译器就给给你报错了！error C2015:too many characters in constant ：P
#x是给x加双引号
char* str = ToString(123132);就成了str=&#34;123132&#34;;
如果有#define FUN（a,b） vo##a##b（）那么FUN（idma,in）会被替换成void main（）
附录：
① 预处理功能：
（1）文件包含：可以把源程序中的#define扩展为文件正文，即把包含的.h文件找到并展开到#include所在处。
（2）条件编译：预处理器根据#if和#ifdef等编译命令及其后的条件，把源程序中的某些部分包含进来或排除在外，通常把排除在外的语句转换成空行。
（3）宏展开：预处理器将源程序文件中出现的对宏的引用展开成相应的宏定义，经过预处理器处理的源程序与之前的源程序有所不同，在这个阶段所进行的工作只是纯粹的替换和展开，没有任何计算功能。
②使用带参数的宏定义可完成函数调用的功能，又能减少系统开销，提高运行效率。
正如C语言中所讲，函数的使用可以使程序更加模块化，便于组织，而且可重复利用，但在发生函数调用时，需要保留调用函数的现场，以便子函数执行结束后能返回继续执行，同样在子函数执行完后要恢复调用函数的现场，这都需要一定的时间，如果子函数执行的操作比较多，这种转换时间开销可以忽略，但如果子函数完成的功能比较少，甚至只完成一点操作，如一个乘法语句的操作，则这部分转换开销就相对较大了，但使用带参数的宏定义就不会出现这个问题，因为它是在预处理阶段即进行了宏展开，在执行时不需要转换，即在当地执行。宏定义可完成简单的操作，但复杂的操作还是要由函数调用来完成，而且宏定义所占用的目标代码空间相对较大。所以在使用时要依据具体情况来决定是否使用宏定义。 |
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发表于 2022-9-23 19:54:12