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c语言宏替换文本

发布时间: 2022-08-12 13:46:54

c语言的宏定义问题

一.
#define是C语言中提供的宏定义命令,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,但学生在学习时往往不能理解该命令的本质,总是在此处产生一些困惑,在编程时误用该命令,使得程序的运行与预期的目的不一致,或者在读别人写的程序时,把运行结果理解错误,这对 C语言的学习很不利。
1#define命令剖析
1.1 #define的概念
#define命令是C语言中的一个宏定义命令,它用来将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,另一种是带参数的宏定义。
(1) 简单的宏定义:
#define <宏名><字符串>
例: #define PI 3.1415926
(2) 带参数的宏定义
#define <宏名> (<参数表>) <宏体>
例: #define A(x) x
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。
1.2 宏替换发生的时机
为了能够真正理解#define的作用,让我们来了解一下对C语言源程序的处理过程。当我们在一个集成的开发环境如Turbo C中将编写好的源程序进行编译时,实际经过了预处理、编译、汇编和连接几个过程,见图1。

源程序

预处理器

修改后的源程序

编译器

汇编程序

汇编器

可重定位的目标程序

连接器

可执行的目标程序

图1C语言的编译过程
其中预处理器产生编译器的输出,它实现以下的功能:
(1) 文件包含
可以把源程序中的#include 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,将源程序中的某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,即本文所说的#define的功能,由预处理器来完成。
经过预处理器处理的源程序与之前的源程序有所有不同,在这个阶段所进行的工作只是纯粹的替换与展开,没有任何计算功能,所以在学习#define命令时只要能真正理解这一点,这样才不会对此命令引起误解并误用。

2#define使用中的常见问题解析
2.1 简单宏定义使用中出现的问题
在简单宏定义的使用中,当替换文本所表示的字符串为一个表达式时,容易引起误解和误用。如下例:
例1 #define N 2+2
void main()
{
int a=N*N;
printf(“%d”,a);
}
(1) 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?
(2)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?
(3)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
2.2 带参数的宏定义出现的问题
在带参数的宏定义的使用中,极易引起误解。例如我们需要做个宏替换能求任何数的平方,这就需要使用参数,以便在程序中用实际参数来替换宏定义中的参数。一般学生容易写成如下形式:
#define area(x) x*x
这在使用中是很容易出现问题的,看如下的程序
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#define area(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。看到这里,不禁要问,用宏定义这么麻烦,这么容易出错,可不可以摒弃它,那让我们来看一下在C语言中用宏定义的好处吧。

3 宏定义的优点
(1) 方便程序的修改
使用简单宏定义可用宏代替一个在程序中经常使用的常量,这样在将该常量改变时,不用对整个程序进行修改,只修改宏定义的字符串即可,而且当常量比较长时,我们可以用较短的有意义的标识符来写程序,这样更方便一些。我们所说的常量改变不是在程序运行期间改变,而是在编程期间的修改,举一个大家比较熟悉的例子,圆周率π是在数学上常用的一个值,有时我们会用3.14来表示,有时也会用3.1415926等,这要看计算所需要的精度,如果我们编制的一个程序中要多次使用它,那么需要确定一个数值,在本次运行中不改变,但也许后来发现程序所表现的精度有变化,需要改变它的值,这就需要修改程序中所有的相关数值,这会给我们带来一定的不便,但如果使用宏定义,使用一个标识符来代替,则在修改时只修改宏定义即可,还可以减少输入 3.1415926这样长的数值多次的情况,我们可以如此定义 #define pi 3.1415926,既减少了输入又便于修改,何乐而不为呢?
(2) 提高程序的运行效率
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,甚至于只完成一点操作,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。

4 结语
本文对C语言中宏定义#define在使用时容易出现的问题进行了解析,并从C源程序处理过程的角度对#define的处理进行了分析,也对它的优点进行了阐述。只要能够理解宏展开的规则,掌握使用宏定义时,是在预处理阶段对源程序进行替换,只是用对应的字符串替换程序中出现的宏名,这样就可在正确使用的基础上充分享受使用宏定义带来的方便和效率了

二.
最近看com相关的资料,看到CCmdTarget实现com接口的时候,去读了一些宏的定义,在afxdisp.h头文件中

#define BEGIN_INTERFACE_PART(localClass, baseClass) /
class X##localClass : public baseClass /

本来这个宏定义很容易理解的,但是这里多出个X##,我真没见过这种用法,不晓得它是什么用意。
后来问了几个朋友也都不知道。

你知道么?

也许你也不知道~呵呵,最后我还是找到了相关的资料,解读了这个define,还顺便认识了另外两个不常用的define

#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("asdf", "adf")结果就是 str = "asdfadf";
怎么样,很神奇吧

再来看#@x,其实就是给x加上单引号,结果返回是一个const char。举例说:
char a = ToChar(1);结果就是a='1';
做个越界试验char a = ToChar(123);结果是a='3';
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

最后看看#x,估计你也明白了,他是给x加双引号
char* str = ToString(123132);就成了str="123132";

最后留几个小试验给大家去测测:
#define Dec(x,y) (x-y)
int n = Dec( A(123,1), 1230);
n = Conn(123, Conn(123,332) );
char* str = A("12", ToString( Dec(3,1));
结果会如何呢? 嘿嘿嘿嘿~

define的多行定义

define可以替代多行的代码,例如MFC中的宏定义(非常的经典,虽然让人看了恶心)

#define MACRO(arg1, arg2) do { /
/* declarations */ /
stmt1; /
stmt2; /
/* ... */ /
} while(0) /* (no trailing ; ) */
关键是要在每一个换行的时候加上一个"/" 至此,一个基本的define框架基本完成,我们可以解读大部分的define代码了。我们也可以说,define不过就是一个简单的代码替换的一种体制而已,没有什么神秘的东西。

三.
#define xxx() {}
标准C支持的
#define xxx() ({})
GCC新增的功能,主要为了防止宏展开出现问题,默认展开时是要加上一个;的,容易出问题。

CODE:
#define A(a,b,c) ({a=1;b+=1;c=3;a+b+c;})
#include <stdio.h>
int main()
{
int a;
int b=1;
int c;
int d;
d=A(a,b,c);
printf("%d,%d,%d,%d/n",a,b,c,d);
return 0;
}
表示该宏函数还有返回值,最后一个式子的返回值作为宏函数的返回值。
运行结果:
1,2,3,6

㈡ C语言中,宏替换的替换规则

简单来说:宏定义又称为宏代换、宏替换,简称“宏”。宏替换是C/C++的预处理中的一部分,在C++标准中有4条规则来定义替换。

规则1:实参替换。

本条规则描述带参数的宏的替换过程。

对于宏定义中的形参,在替换列表中,如果不是作为#或##的操作数,那么将对应实参完全

展开(相当于对实参进行求值),然后将替换列表中的形参替换掉.如果是#或##的操作数,

那么不进行替换。

规则2:多次扫描。

在所有的形参替换为实参后,对结果进行再次扫描,如果发现还有可替换的宏,则进行替换,

否则中止。

规则3:递归替换抑制。

如果在替换列表中发现当前正在展开的宏的名字,那么这里不进行替换.更进一步,在嵌套

的替换过程中发现已经替换过的宏的名字,则不进行替换。

规则4:递归预处理抑制。

如果替换后的结果形成预处理指令,则不执行这条预处理指令。

看几个C++标准中的例子:

#define x 3

#define f(a) f(x * (a))

#undef x

#define x 2

#define g f

#define z z[0]

#define h g(~

#define m(a) a(w)

#define w 0,1

#define t(a) a

f(y+1) + f(f(z)) % t(t(g)(0) + t)(1);

g(x+(3,4)-w) | h 5) & m(f)^m(m);

其结果分别是

f(2 * (y+1)) + f(2 * (f(2 * (z[0])))) % f(2 * (0)) + t(1);

f(2 * (2+(3,4)-0,1)) | f(2 * ( ~ 5)) & f(2 * (0,1))^m(0,1);

对于第一个,主要在于t(t(g)(0) + t)(1)的展开。

容易计算出最外层的t的实参是f(2 * (0)) + t,而作为t的参数传入时其中的t是

正在被展开的宏,所以根据规则3,不对这个t进行处理,保持不变,得到f(2 * (0)) + t(1)。

对于第二个,h 5)被替换为g(~5),应用规则2,被替换为f(2 * ( ~ 5))。

而m(m)首先被替换为m(w),然后应用规则2再次进行替换,但是m已经是替换过的了,所以保持

不变,只对w进行替换。

#define str(s) # s

#define xstr(s) str(s)

#define debug(s, t) printf("x" # s "= %d, x" # t "= %s",

x ## s, x ## t)

#define INCFILE(n) vers ## n /* from previous #include example */

#define glue(a, b) a ## b

#define xglue(a, b) glue(a, b)

#define HIGHLOW "hello"

#define LOW LOW ", world"

debug(1, 2);

fputs(str(strncmp("abcd", "abc", ’4’) /* this goes away */

== 0) str(: @ ), s);

#include xstr(INCFILE(2).h)

glue(HIGH, LOW);

xglue(HIGH, LOW)

其结果分别是

printf("x" "1" "= %d, x" "2" "= %s", x1, x2);

fputs("strncmp("abc\0d", "abc", ’\4’) = = 0" ": @ ", s);

#include "vers2.h"

"hello";

"hello" ", world"

关键是glue和xglue.

对于glue(HIGH, LOW),首先有一个规则1的抑制,得到HIGHLOW;的结果,然后二次扫描,得到

"hello";

对于xglue(HIGH, LOW)没有抑制效果,所以对参数求值,分别得到HIGH和LOW ", world",即

glue(HIGH, LOW ", world")。

然后进行连接操作得到HIGHLOW ", world",最后再扫描一次得到"hello" ", world"

如果考虑字符串的自然的连接,就可以得到"hello, world"了。

(2)c语言宏替换文本扩展阅读

宏语言是一类编程语言,其全部或多数计算是由扩展宏完成的。宏语言并未在通用编程中广泛使用,但在文本处理程序中应用普遍。例如, C preprocessor C预处理器Internet Macros(iOpus) M4(如前所述,源于AT&T,捆绑于Unix)

宏定义

c程序提供的预处理功能之一。包括带参数的宏定义和不带参数的宏定义。具体是指用一个指定的标志符来进行简单的字符串替换或者进行阐述替换。形式为:

#define标志符[(参数表)] 字符串

宏名

在上定义中的标志符被称为“宏名”。

宏展开

在c程序编译时将宏名替换成字符串的过程称为“宏展开”。

宏语言是一类编程语言,其全部或多数计算是由扩展宏完成的。宏语言并未在通用编程中广泛使用, 但在文本处理程序中应用普遍。例如,

C preprocessorC 预处理器

Internet Macros(iOpus)

M4(如前所述,源于AT&T,捆绑于Unix)

㈢ C语言宏替换

应该看C语言教材书上的内容,那里讲的会比较详细.
宏替换就是文本替换,注意以下程序段:

#include <stdio.h>
#define MAX 5

int main(void)
{
int a[MAX];
int i;
for (i=0;i<MAX;i++) scanf("%d",&a[i]);
return 0;
}

这个程序定义了一个自定义宏MAX,它的替换文字是5,在程序开始编译之前,驰处理器会完成宏替换的操作,将这个程序文件中的所以MAX都替换成5,然后编译器再执行编译.

㈣ C语言编译系统对宏替换的处理是在什么时候进行的

是正式工作开始之前的准备工作,所以宏替换是在对程序编译之前进行的。

宏替换是C/C++的预处理中的一部分,对于宏定义中的形参,在替换列表中,如果不是作为#或##的操作数,那么将对应实参完全展开(相当于对实参进行求值),然后将替换列表中的形参替换掉,如果是#或##的操作数。

(4)c语言宏替换文本扩展阅读:

宏的用途在于自动化频繁使用的序列或者是获得一种更强大的抽象能力。

计算机语言如C语言或汇编语言有简单的宏系统,由编译器或汇编器的预处理器实现。C语言的宏预处理器的工作只是简单的文本搜索和替换,使用附加的文本处理语言如M4,C程序员可以获得更精巧的宏。

宏的行为如同是函数对自身程序文本的变形,并且可以应用全部语言来表达这种变形。一个C宏可以定义一段语法的替换,然而一个Lisp的宏却可以控制一节代码的计算。

㈤ 问一下关于C语言的宏

简单的宏定义有如下格式:
[#define指令(简单的宏)]#define 标识符替换列表
替换列表是一系列的C语言记号,包括标识符、关键字、数、字符常量、字符串字面量、运算符和标点符号。当预处理器遇到一个宏定义时,会做一个 “标识符”代表“替换列表”的记录。在文件后面的内容中,不管标识符在任何位置出现,预处理器都会用替换列表代替它。

㈥ C语言 define 带参数的宏替换

楼主 来看看 gcc 预处理命令得到的结果吧 结果是 把整型3 强制转换为 void 类型的 一个表达式

把3 去掉编译就报错了

㈦ c语言宏替换

定义宏是,一般建议用括号括起来。我们来看两个例子:

例子一:

#defineNm+1

如果代码里面我们写

N*N

想象看会变成什么

m+1*m+1

也就是 1 + 2 * m 这可能不是你需要的。

例子二 : 如果我们用括号括起来

#defineN(m+1)

同样的

N*N

这时候会替换 成

(m+1)*(m+1)

这样的结果才是对的。

回过头来看看你的代码, 你 需要 把 宏 括起来

#include<iostream.h>
#defineN(2)//这里括起来不括起来没区别;但如果你写成#defineN1+1就可能造成区别的,所以一般宏定义建议加个括号。
#defineM(N+1)
#defineNUM(2*M+1)
intmain(){
for(inti=1;i<=NUM;++i)
cout<<i;
}

㈧ C语言中怎样修改宏定义呢

什么意思?是在定义宏后的程序代码中改,还是在编辑宏定义的时候该?
如果是前者,宏定义是在预编译时是就决定的,在程序运行时是不能改的;如果是后者,直接改就行了。

㈨ C语言:(1)宏替换有数据类型的限制吗(2)宏调用笔函数调用耗费时间吗

(1)没有类型限制,宏替换只是单纯代码文本的替换,不会检测类型。
(2)所谓“宏调用”实际上是在编译阶段将代码替换,在编译完成之后,程序执行时,不存在宏调用的步骤,函数调用是在程序执行时实际调用的,两者没有可比性。