C语言 宏

目录

一、宏定义

1.1 预定义符号

1.2 预处理指令 #define

1.3 带有副作用宏定义

1.4 宏和函数的一个对比

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1.5 #undef

二、条件编译

2.1 #if、#else、#elif、#endif

2.2 #ifdef和#ifndef

2.3 C语言中如何通过条件编译来预防头文件的重复包含？

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一、宏定义

在C语言中，宏定义是通过  #define 关键字实现的，它可以将被定义的标识符替换为相应的字符串或代码片段。宏定义主要用于简化代码、提高程序的通用性和易读性，同时也能在一定程度上提高程序的运行效率

1.1 预定义符号

在C语言中，预定义符号是由编译器提供的，它们具有特殊的含义和功能。

以下是C语言中的一些常见预定义符号及其用途：

• __FILE__：表示当前源文件的文件名，可用于调试时显示文件名。 
• __LINE__：表示当前代码所在的行号，可用于调试时显示代码位置。 
• __DATE__：表示当前编译的日期，格式为"MMM DD YYYY"，例如"Jul 29 2023"。 
• __TIME__：表示当前编译的时间，格式为"HH:MM:SS"，例如"10:30:36"。 
• __STDC__：如果编译器遵循ANSI C标准，其值为1，否则未定义。这个符号通常用于检测编译器的兼容性。

在VS中（__STDC__）未定义，所以该编译器不支持ANSC l 标准，如下图：

1.2 预处理指令 #define

宏定义主要有两种类型：

• 不带参数的宏定义和。
• 带参数的宏定义。

不带参数的宏定义简单地将宏名替换为定义的字符串，例如：

1. #define PI 3.14159

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带参数的宏定义除了进行简单的文本替换外，还会对参数进行计算。例如：

1. #define S(a,b) a*b

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#define 定义的规则

• 宏替换发生在预处理阶段，即编译前
• 宏替换是简单的文本替换，不涉及计算
• 宏替换不占用运行时间，只占用编译时间

1.3 # 和 ##

#操作符用于预编译时期，将宏参数转换为字符串。如图：

##操作符用于在预编译期间将两个宏参数连接起来，形成一个单独的标识符。如图：

1.3 带有副作用宏定义

例如，假设有一个宏定义MAX(a, b)，它在预处理阶段展开为((a) > (b) ? (a) : (b))。如果使用MAX(x++, y++)，预处理后的结果将是((x++) > (y++) ? (x++) : (y++))。这意味着x和y都将被自增两次，这可能并非程序员原本的意图。

正常情况下：

带有副作用情况下：

• ret 返回的是7，自增了一次，在问好(?)前面。
• a 的值是3 ，自增了一次，在问号(?)前面。
• b 的值是8，自增了两次，在则问号前后各增加一次。

1.4 宏和函数的一个对比

相比之下，宏在预编译阶段将宏名替换为后面的替换体，避免了函数调用的开销。宏的展开是简单的文本替换，没有类型检查，因此可能会导致一些潜在的错误。然而，宏的使用可以提高代码的可读性和可维护性，并且在某些情况下，宏的使用可以提高程序的效率。

1.5 #undef

#undef是C语言预处理指令的一种，它的作用是取消之前通过#define指令定义的宏或符号常量

1. #include <stdio.h>
3. int main() {
4. #define MAX 200
5. printf("MAX = %d\n", MAX);
6. #undef MAX
7. int MAX = 10;
8. printf("MAX = %d\n", MAX);
9. return 0;
10. }

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二、条件编译

条件编译的主要指令包括#if、#else、#elif、#endif、#ifdef和#ifndef。

2.1 #if、#else、#elif、#endif

• #if用于判断表达式是否为真，如果为真则编译其后的代码；
• #else用于与#if搭配，当前面的条件不满足时，编译#else后的代码；
• #elif相当于#else和#if的结合，用于多个条件中的其他条件
• #endif用于结束一个条件编译块；

2.2 #ifdef和#ifndef

#ifndef与#ifdef相反，用于判断一个宏是否未被定义，如果未被定义则编译其后的代码。

2.3 C语言中如何通过条件编译来预防头文件的重复包含？

1、使用#ifndef、#define、#endif预处理指令

1. #ifndef MY_HEADER_H
2. #define MY_HEADER_H
3. // 头文件内容
4. #endif

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当头文件第一次被包含时，由于没有定义MY_HEADER_H，编译器会执行#define指令，定义该宏。当头文件再次被包含时，由于该宏已被定义，编译器会跳过#ifndef和#endif之间的代码，从而避免重复包含。

2、使用#pragma once指令：

1. #pragma once
2. // 头文件内容

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这种方法的好处是不会出现宏名冲突的问题，且对于大型项目来说，可以提高编译速度。