C语言的宏之带参数宏

秒速五厘米 2023-02-20 12:20 92阅读 0赞

C语言的宏之带参数宏

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引言

C语言允许宏带有参数。在宏定义中的参数称为形式参数，在宏调用中的参数称为实际参数，这种宏外形和作用与函数类似，即类函数宏。但是它的行为和函数调用完全不同。对带参数的宏，在调用中，不仅要宏展开，而且要用实参去代换形参。类函数宏定义的圆括号中可以有一个或多个参数，随后这些参数出现在替换体中。

示例分析

下面是一个类函数宏的示例：

  1. #define SQUARE(X) X*X

在程序中可以这样使用：

  1. z= SQUARE(2);

这看上去像函数调用，但是它的行为和函数调用完全不同。

再看下面的示例：

  1. /* mac_arg.c -- macros with arguments */
  2. #include <stdio.h>
  3. #define SQUARE(X) X*X
  4. #define PR(X) printf("The result is %d.\n", X)
  5. int main(void)
  6. { 
  7.     int x = 5;
  8.     int z;
  10.     printf("x = %d\n", x);
  11.     z = SQUARE(x);
  12.     printf("Evaluating SQUARE(x): ");
  13.     PR(z);
  14.     z = SQUARE(2);
  15.     printf("Evaluating SQUARE(2): ");
  16.     PR(z);
  17.     printf("Evaluating SQUARE(x+2): ");
  18.     PR(SQUARE(x+2));
  19.     printf("Evaluating 100/SQUARE(2): ");
  20.     PR(100/SQUARE(2));
  21.     printf("x is %d.\n", x);
  22.     printf("Evaluating SQUARE(++x): ");
  23.     PR(SQUARE(++x));
  24.     printf("After incrementing, x is %x.\n", x);
  26.     return 0;
  27. }

输出结果如下，你的编译器输出甚至有可能与下面的结果完全不同。

  1. x = 5
  2. Evaluating SQUARE(x): The result is 25.
  3. Evaluating SQUARE(2): The result is 4.
  4. Evaluating SQUARE(x+2): The result is 17.
  5. Evaluating 100/SQUARE(2): The result is 100.
  6. x is 5.
  7. Evaluating SQUARE(++x): The result is 49.
  8. After incrementing, x is 7.

程序中， SQUARE(2)替换为2*2，x实际上起到参数的作用。前两行与预期相符，但是接下来的结果有点奇怪。导致这样结果的原因是预处理器 不做计算、不求值，只替换字符序列。对于SQUARE(x+2)，预处理器替换为 x+2*x+2。如果x=5，那么表达式的值为：

  1. 5+2*5+2 = 5+10+2=17

宏定义的时候多加几个括号可以解决这样的问题：

  1. #define SQUARE(X) (X)*(X)

现在SQUARE(2)变成(x+2)*(x+2)，可以得到正确结果。

但是加括号不能解决所有问题。最后一种情况的问题还是无法避免。

SQUARE(++x)变成了++x*++x，递增了两次，一次在乘法运算前，一次在乘法运算后：

  1. ++x*++x=6*7=42

由于标准并未对这类运算规定顺序，所以有些编译器得6*7。而有些编译器可能在乘法运算之前已经递增了x，所以7*7得49。在C标准中，对该表达式求值的这种情况称为未定义行为。无论哪种情况，x的开始值是5，虽然从源代码上看只递增了一次，但是x的最终值是7。

解决这个问题最简单的方法是，避免用++x作为宏参数。一般而言，不要在宏中使用递增或递减运算符。但是，++x可作为函数参数，因为编译器会对++x求值后，再把5传给函数。

参考资料：

史蒂芬・普拉达. C Primer Plus (第6版) 中文版[M]. 人民邮电出版社, 2016.

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