C语言~宏操作大全（宏定义、内置宏、FILE、LINE、##用法）

亦凉 2023-06-07 12:27 38阅读 0赞

当然宏定义非常重要的，它可以帮助我们防止出错，提高代码的可移植性和可读性等。

下面列举一些成熟软件中常用得宏定义

1，防止一个头文件被重复包含  
\#ifndef COMDEF\_H  
\#define COMDEF\_H

//头文件内容 …  
\#endif

2，重新定义一些类型，防止由于各种平台和编译器的不同，而产生的类型字节数差异，方便移植。  
typedef  unsigned long int  uint32;      /\* Unsigned 32 bit value \*/

3，得到指定地址上的一个字节或字  
\#define  MEM\_B( x )  ( \*( (byte \*) (x) ) )  
\#define  MEM\_W( x )  ( \*( (word \*) (x) ) )

4，求最大值和最小值  
\#define  MAX( x, y )  ( ((x) > (y)) ? (x) : (y) )  
\#define  MIN( x, y )  ( ((x) < (y)) ? (x) : (y) )

5，得到一个field在结构体(struct)中的偏移量  
\#define FPOS( type, field )   ( (dword) &(( type \*) 0)-> field )

6,得到一个结构体中field所占用的字节数  
\#define FSIZ( type, field ) sizeof( ((type \*) 0)->field )

7，按照LSB格式把两个字节转化为一个word  
\#define  FLIPW( ray ) ( (((word) (ray)\[0\]) \* 256) + (ray)\[1\] )

8，按照LSB格式把一个word转化为两个字节  
\#define  FLOPW( ray, val )   
(ray)\[0\] = ((val) / 256);   
(ray)\[1\] = ((val) & 0xFF)

9，得到一个变量的地址（word宽度）  
\#define  B\_PTR( var )  ( (byte \*) (void \*) &(var) )  
\#define  W\_PTR( var )  ( (word \*) (void \*) &(var) )

10，得到一个字的高位和低位字节  
\#define  WORD\_LO(xxx)  ((byte) ((word)(var) & 255))  
\#define  WORD\_HI(xxx)  ((byte) ((word)(var) >> 8))

11，返回一个比X大的最接近的8的倍数  
\#define RND8( x )       ((((x) + 7) / 8 ) \* 8 )

12，将一个字母转换为大写  
\#define  UPCASE( c ) ( ((c) >= ’a' && (c) <= ’z') ? ((c) - 0×20) : (c) )

13，判断字符是不是10进值的数字  
\#define  DECCHK( c ) ((c) >= ’0′ && (c) <= ’9′)

14，判断字符是不是16进值的数字  
\#define  HEXCHK( c ) ( ((c) >= ’0′ && (c) <= ’9′) ||  
((c) >= ’A' && (c) <= ’F') ||  
((c) >= ’a' && (c) <= ’f') )

15，防止溢出的一个方法  
\#define  INC\_SAT( val )  (val = ((val)+1 > (val)) ? (val)+1 : (val))

16，返回数组元素的个数  
\#define  ARR\_SIZE( a )  ( sizeof( (a) ) / sizeof( (a\[0\]) ) )

17，对于IO空间映射在存储空间的结构，输入输出处理  
\#define inp(port)         (\*((volatile byte \*) (port)))  
\#define inpw(port)        (\*((volatile word \*) (port)))  
\#define inpdw(port)       (\*((volatile dword \*)(port)))

\#define outp(port, val)   (\*((volatile byte \*) (port)) = ((byte) (val)))  
\#define outpw(port, val)  (\*((volatile word \*) (port)) = ((word) (val)))  
\#define outpdw(port, val) (\*((volatile dword \*) (port)) = ((dword) (val)))

18，使用一些宏跟踪调试  
ANSI标准说明了五个预定义的宏名。它们是：  
\_\_LINE\_\_  
\_\_FILE\_\_  
\_\_DATE\_\_  
\_\_TIME\_\_  
\_\_STDC\_\_

如果编译不是标准的，则可能仅支持以上宏名中的几个，或根本不支持。记住编译程序   
也许还提供其它预定义的宏名。  
是行连接符，会将下一行和前一行连接成为一行，即将物理上的两行连接成逻辑上的一行  
\_\_FILE\_\_ 是内置宏 代表源文件的文件名  
\_\_LINE\_\_ 是内置宏，代表该行代码的所在行号  
\_\_DATE\_\_宏指令含有形式为月/日/年的串，表示源文件被翻译到代码时的日期。  
源代码翻译到目标代码的时间作为串包含在\_\_TIME\_\_ 中。串形式为时：分：秒。  
如果实现是标准的，则宏\_\_STDC\_\_含有十进制常量1。如果它含有任何其它数，则实现是非标准的。

可以定义宏，例如:  
当定义了\_DEBUG，输出数据信息和所在文件所在行

\#ifdef \_DEBUG  
\#define DEBUGMSG(msg,date) printf(msg);printf(“%d%d%d”,date,\_LINE\_,\_FILE\_)  
\#else  
\#define DEBUGMSG(msg,date)  
\#endif

19，宏定义防止使用是错误  
用小括号包含。  
例如：\#define ADD(a,b) （a+b）

用do\{\}while(0)语句包含多语句防止错误

例如：\#difne DO(a,b) a+b;  
a++;  
应用时：if(….)  
DO(a,b); //产生错误  
else  
解决方法: \#difne DO(a,b) do\{a+b;  
a++;\}while(0)

为什么需要do\{…\}while(0)形式?

总结了以下几个原因：

1)，空的宏定义避免warning:  
\#define foo() do\{\}while(0)

2)，存在一个独立的block，可以用来进行变量定义，进行比较复杂的实现。  
3)，如果出现在判断语句过后的宏，这样可以保证作为一个整体来是实现：  
\#define foo(x)  
action1();  
action2();  
在以下情况下：  
if(NULL == pPointer)  
    foo();  
就会出现action2必然被执行的情况，而这显然不是程序设计的目的。

4)，以上的第3种情况用单独的\{\}也可以实现，但是为什么一定要一个do\{\}while(0)呢，  
看以下代码：  
\#define switch(x,y) \{int tmp; tmp=x;x=y;y=tmp;\}  
if(x>y)  
   switch(x,y);  
else        //error, parse error before else  
   otheraction();

在把宏引入代码中，会多出一个分号，从而会报错。  
使用do\{….\}while(0) 把它包裹起来，成为一个独立的语法单元，从而不会与上下文发生混淆。  
同时因为绝大多数的编译器都能够识别do\{…\}while(0)这种无用的循环并进行优化，  
所以使用这种方法也不会导致程序的性能降低。

为什么很多linux内核中宏\#defines用do \{ … \} while(0)？

有很多原因：

（Dave Miller的说法）：

编译器对于空语句会给出告警，这是为什么\#define FOO do\{ \}while(0);

给定一个基本块（局部可视域），定义很多局部变量；

（Ben Collins的说法）：

在条件代码中，允许定义复杂的宏。可以想像有很多行宏，如下代码

\#define FOO(x)   
printf(“arg is %sn”, x);   
do\_something\_useful(x);  
现在，想像下面的应用:  
if (blah == 2)  
FOO(blah);  
展开后代码为:  
if (blah == 2)  
printf(“arg is %sn”, blah);  
do\_something\_useful(blah);;  
就像你看到的，if仅仅包含了printf（），而do\_something\_useful()调用是无条件调用。  
因此，如果**用do \{ … \} while(0)**，结果是：  
if (blah == 2)  
do \{  
printf(“arg is %sn”, blah);  
do\_something\_useful(blah);  
\} while (0);  
这才是所期望的结果。  
（Per Persson的说法）：  
像 Miller and Collins指出的那样，需要一个块语句包含多个代码行和声明局部变量。  
但是，本质如下面例子代码：  
\#define exch(x,y) \{ int tmp; tmp=x; x=y; y=tmp; \}  
上面代码在有些时候却不能有效工作，下面代码是一个有两个分支的if语句：  
if (x > y)  
exch(x,y);               // Branch 1  
else  
do\_something();      // Branch 2  
展开后代码如下：  
if (x > y)

\{                // Single-branch if-statement!!!  
int tmp;            // The one and only branch consists  
tmp = x;           // of the block.  
x = y;  
y = tmp;  
\}  
;                // empty statement  
else                             // ERROR!!! “parse error before else”  
do\_something();  
问题是分号（；）出现在块后面。解决这个问题可以用do\{\}while（0）：  
if (x > y)  
do \{  
int tmp;  
tmp = x;  
x = y;  
y = tmp;  
\} while(0);  
else  
do\_something();  
（ Bart Trojanowski的说法）：  
Gcc加入了语句解释，它提供了一个替代do-while-0块的方法。  
对于上面的解决方法如下，并且更加符合常理  
\#define FOO(arg) (\{   
typeof(arg) lcl;    
lcl = bar(arg);     
lcl;                    
\})  
这是一个奇怪的循环，它根本就只会运行一次，为什么不去掉外面的do\{..\}while结构呢？  
我曾一度在心里把它叫做“怪圈”。原来这也是非常巧妙的技巧。在工程中可能经常会引起麻烦，  
而上面的定义能够保证这些麻烦不会出现。  
下面是解释：  
假设有这样一个宏定义  
\#define macro(condition)   
if(condition) dosomething()  
现在在程序中这样使用这个宏：  
if(temp)  
macro(i);  
else  
doanotherthing();  
一切看起来很正常，但是仔细想想。这个宏会展开成：  
if(temp)  
if(condition) dosomething();  
else  
doanotherthing();  
这时的else不是与第一个if语句匹配，而是错误的与第二个if语句进行了匹配，编译通过了，  
但是运行的结果一定是错误的。为了避免这个错误，我们使用do\{….\}while(0) 把它包裹起来，  
成为一个独立的语法单元，从而不会与上下文发生混淆。同时因为绝大多数的编译器都能够识别do\{…\}while(0)  
这种无用的循环并进行优化，所以使用这种方法也不会导致程序的性能降低。

另一个讲解  
这是为了含多条语句的宏的通用性  
因为默认规则是宏定义最后是不能加分号的，分号是在引用的时候加上的  
比如定义了一个宏fw(a,b)，那么在c文件里一定是这样引用  
fw(a,b);  
如果不用do…while，那么fw就得定义成:  
\#define fw(a,b) \{read((a));write((b));\}  
那这样fw(a,b);展开后就成了:  
\{read(a);write(b);\};  
最后就多了个分号，这是语法错误  
而定义成do…while的话，展开后就是:  
do\{read(a);write(b);\}while(0);    完全正确  
所以要写一个包含多条语句的宏的话，不用do…while是不可能的

宏中\#和\#\#的用法

一、一般用法  
我们使用\#把宏参数变为一个字符串,用\#\#把两个宏参数贴合在一起.  
用法:  
＃include<cstdio>  
＃include<climits>  
using namespace std;

\#define STR(s)     \#s  
\#define CONS(a,b)  int(a\#\#e\#\#b)

int main()

printf(STR(vck));               // 输出字符串vck  
printf(%dn, CONS(2,3));  // 2e3 输出:2000  
return 0;  
\}

二、当宏参数是另一个宏的时候  
需要注意的是凡宏定义里有用’\#'或’\#\#’的地方宏参数是不会再展开.

1, 非’\#'和’\#\#’的情况  
\#define TOW      (2)  
\#define MUL(a,b) (a\*b)

printf(%d\*%d=%dn, TOW, TOW, MUL(TOW,TOW));  
这行的宏会被展开为：  
printf(%d\*%d=%dn, (2), (2), ((2)\*(2)));  
MUL里的参数TOW会被展开为(2).

2, 当有’\#'或’\#\#’的时候  
\#define A          (2)  
\#define STR(s)     \#s  
\#define CONS(a,b)  int(a\#\#e\#\#b)

printf(“int max: %sn”,  STR(INT\_MAX));    // INT\_MAX ＃include<climits>  
这行会被展开为：  
printf(“int max: %sn”, \#INT\_MAX);

printf(%sn, CONS(A, A));               // compile error  
这一行则是：  
printf(%sn, int(AeA));

INT\_MAX和A都不会再被展开, 然而解决这个问题的方法很简单. 加多一层中间转换宏.  
加这层宏的用意是把所有宏的参数在这层里全部展开, 那么在转换宏里的那一个宏(\_STR)就能得到正确的宏参数.

**\#define A           (2)  
\#define \_STR(s)     \#s  
\#define STR(s)      \_STR(s)                 // 转换宏  
\#define \_CONS(a,b)  int(a\#\#e\#\#b)  
\#define CONS(a,b)   \_CONS(a,b)       // 转换宏**

**printf(int max: %sn, STR(INT\_MAX));            
//INT\_MAX，int型的最大值，为一个变量 ＃include<climits>  
输出为: int max: 0x7fffffff  
STR(INT\_MAX) –>  \_STR(0x7fffffff) 然后再转换成字符串；**

**printf(%dn, CONS(A, A));  
输出为：200  
CONS(A, A)  –>  \_CONS((2), (2))  –> int((2)e(2))**

三、’\#'和’\#\#’的一些应用特例  
1、合并匿名变量名  
\#define  \_\_ANONYMOUS1(type, var, line)  type  var\#\#line  
\#define  \_ANONYMOUS0(type, line)  \_\_ANONYMOUS1(type, \_anonymous, line)  
\#define  ANONYMOUS(type)  \_ANONYMOUS0(type, \_\_LINE\_\_)  
例：  
ANONYMOUS(static int);  即: static int \_anonymous70;  70表示该行行号；  
第一层：ANONYMOUS(static int);  –>  \_\_ANONYMOUS0(static int, \_\_LINE\_\_);  
第二层：–>  \_\_\_ANONYMOUS1(static int, \_anonymous, 70);  
第三层：–>  static int  \_anonymous70;  
即每次只能解开当前层的宏，所以\_\_LINE\_\_在第二层才能被解开；

2、填充结构  
\#define  FILL(a)   \{a, \#a\}

enum IDD\{OPEN, CLOSE\};  
typedef struct MSG\{  
IDD id;  
const char \* msg;  
\}MSG;

MSG \_msg\[\] = \{FILL(OPEN), FILL(CLOSE)\};  
相当于：  
MSG \_msg\[\] = \{ \{OPEN, “OPEN”\},  
\{CLOSE, ”CLOSE“\}\};

3、记录文件名  
\#define  \_GET\_FILE\_NAME(f)   \#f  
\#define  GET\_FILE\_NAME(f)    \_GET\_FILE\_NAME(f)  
static char  FILE\_NAME\[\] = GET\_FILE\_NAME(\_\_FILE\_\_);

4、得到一个数值类型所对应的字符串缓冲大小  
\#define  \_TYPE\_BUF\_SIZE(type)  sizeof \#type  
\#define  TYPE\_BUF\_SIZE(type)   \_TYPE\_BUF\_SIZE(type)  
char  buf\[TYPE\_BUF\_SIZE(INT\_MAX)\];  
–>  char  buf\[\_TYPE\_BUF\_SIZE(0x7fffffff)\];  
–>  char  buf\[sizeof 0x7fffffff\];  
这里相当于：  
char  buf\[11\];