[C++知识库]C/C++语言宏笔记

初学宏时遇到的问题

1. 编译器对宏进行处理发生在什么时期

c语言编译过程

预处理

C预处理器在源代码编译之前对其进行一些文本性质的操作，主要任务包括删除注释、插入被#include进来的文件内容、定义和替换由#define 定义的符号以及确定代码部分内容是否根据条件编译（#if )来进行编译。”文本性质”的操作，就是指一段文本替换成另外一段文本，而不考虑其中任何的语义内容。宏仅仅是在C预处理阶段的一种文本替换工具，编译完之后对二进制代码不可见,预处理之后得到的仍然是文本文件。
编译

汇编

链接

之后的过程，加载到内存等等行为，具体细节就涉及到操作系统相关知识。

所以，对宏的操作发生在程序处理的最初始的阶段—预处理阶段

2.头文件被多次引用带来的问题

1. 变量, 函数等被重复定义，无法通过编译

经过测试发现，多次引用系统头文件是可以通过编译的，各系统头文件应该采取了解决措施。

2. 如何采取解决措施

一般而言有两种解决办法

1. 使用 #ifndef 条件编译

#ifndef __TEST_H__  /*如果该宏未被定义，则定义该宏和其他东西*/
#define __TEST_H__
//被定义的内容
#endif

2. 使用#pragma once

#pragma once
// the code

两种方法的比较

#ifndef的方式依赖于宏名字不能冲突，这不光可以保证同一个文件不会被包含多次，也能保证内容完全相同的两个文件不会被不小心同时包含。当然，缺点就是如果不同头文件的宏名不小心相同时，可能就会导致头文件明明存在，编译器却硬说找不到声明的状况。

#pragma once则由编译器提供保证：同一个文件不会被包含多次。注意这里所说的“同一个文件”是指物理上的一个文件，而不是指内容相同的两个文件。带来的好处是，你不必再费劲想个宏名了，当然也就不会出现宏名相同引发的奇怪问题。对应的缺点就是如果某个头文件有多份拷贝，此时就不能保证他们不被重复包含。当然，相比宏名相同引发的“找不到声明”的问题，重复包含更容易被发现并正。

但是#pragma once 并非100%可靠，假设你调用a.h和b.h ,且a.h下又包含了b.h，就可能导致重定义问题

3.宏可以出现在程序的哪些部分

弄清楚上面的问题后，这个问题也逐渐清晰起来

答案是可以定义在任何地方，头部，尾部均可，甚至可以放在函数内部，但是需要放在使用这个宏的前面

比如下面这段代码,将定义移入main函数内部也是没问题的，但是放在PrintX函数后面就会报错

#include<iostream>
using namespace std;
int PrintX();
int main(){
    cout<<PrintX();
}
#define xx 100
int PrintX(){
    return xx;
}

宏的用法

1. 宏常量

好处都懂，就是修改时只需要更改一处即可

2. 宏函数

以宏充当函数，里面的坑比较多，把握住 宏只是进行文本替换即可

#define MAX(X,Y) ( (X) > (Y) ? (X) : (Y) )
#define ABS(X) ( (X)<0 )? -(X): (X) )

之所以要加括号，是因为避免优先级等等进行文本替换时发生的问题

#define MUL(X,Y) X*Y
/*假设此时要调用宏函数 MUL(2+3,3+5),则会变成*/
MUL(2+3,3+5) 2+3*3+5

但是还是避免不了一种情况++ 或–运算符

#define SQUARE(X) (X)*(X)
/*调用 SQUARE(x++),假设x为2 如果是函数,应当输出9,x变成3,而宏展开后：*/
SQUARE(x++)  (x++)*(x++)

3. #运算符

在类函数宏的替换体中，#号作为一个预处理符号，可以把记号替换为字符串 #x—> “x” (字符串化)

#define PRINTSQ(x) printf(#x"的平方为 %d",(x)*(x))
宏替换的过程：
printf("/*此处为具体的x*/""的平方为%d",(x)*(x))
之后字符串的串联功能将这两个合二为一   

/*分析*/
#include<iostream>
#define Print(x) printf(#x"的平方为%d",(x)*(x))
using namespace std;
#define xx 100
int main(){   
    Print(xx);
}
/*执行结果为：xx的平方为10000 ,而不是 100的平方为10000 
在xx被替换成100之前,xx已经被作为可替换的记号插入宏中了
换句话说,第一个宏比第二个宏要先被替换
*/

4. ##运算符

##也可以用于类函数宏的替换部分,而且可以用于对象宏的替换部分，充当粘合剂，将两个符号组合成一个符号

#define XNAMEX(n) x##n
#define PRINT_XN(n) printf("x"#n"=%d",x##n);
假设调用时
int XNAMEX(1)=12;
PRINT_XN(1);
则会输出 x1=12    

5. 变参宏

printf 和scanf都接受数量可变的参数 ，stdvar.h也有类似工具

在宏中, …用于表示可变,将宏参数列表中最后的参数写成省略号,用 _ _ VA_ARGS _ _放在替换部分,表明省略号省略了什么

#define PR(x,...) printf(#x":",__VA_ARGS__)
PR(2,"x=%.2f,y=%.4f\n", 2.3 , 4.5);

6. 宏的注意事项

1. 宏名不能有空格，但是替换字符串可以有空格
2. 宏函数一般都是大写，与函数区分
3. 宏即生成内联代码，没有函数调用时的开销，故选择函数or宏时，如果表达内容简单，则宏更有优势。所以只使用一次的宏也无法明显减少程序运行时间
4. 宏的标识符和c语言规则一样，由大写字母，小写字母，数字和下划线组成，且首字母不能是数字

7. #include指令

1. 文件名在尖括号中代表预处理器在标准系统目录里查找该文件
2. 文件名在双引号中代表预处理器在当前目录里查找该文件，如未找到再查找系统目录
3. 文件名也可以包含路径名

#include<iostream>
#include"complex.h"
#include"/usr/biff/complex.h"

8. #undef指令

用于取消已经定义的#define指令

使得被定义的#define生效的范围为，从定义开始到取消定义之间的区域

不取消定义的情况下，作用域为从定义开始到文件尾

#define _SIZE 200
#undef _SIZE

9. 条件编译指令

1. #ifdef 如果已经定义了某宏 则xxx
2. #else 否则xxx
3. #endif 结束条件编译
4. #ifndef 如果没有定义某宏，则xxx

#ifdef HELLO
    #include"complex.h"
	#define MAXM 10
#else 
    #define "String.h"
    #define MAXM 20
#endif
/*-------------------------*/
#ifndef _COMPLEX_
#define _COMPLEX_
/* code */
#endif

5. #if 和#elif指令

   如果表达式为真则xxx

   defined是一个预处理符 defined(XX)如果顶一个则返回1

   #if SYS==1
   	#include<stdio.h>
   #elif SYS==2
       #include<stdlib.h>
   #elif defined(_HELLO_)
   #else
       #include<string.h>
   #endif
   

10. 系统中的预定义宏

宏	含义
_ _DATE _ _	预处理的日期(Mmm dd yyyy)
_ _FILE _ _	当前源代码文件名的字符串字面量
_ _ LINE_ _	当前源代码文件中行号的整形常量
_ _STDC _ _	设为1表示实现遵循C标准
_ _ STDC_HOSTED _ _	本机环境设置为1否则为0
_ _STDC_VERSION _ _	支持C99设置为 199901L ;支持C11标准设置为201112L
_ _TIME _ _	翻译代码的时间 （hh:mm:ss）

11. #line和#error

#line重置__ LINE__ 和 __ FILE__的行号和文件名,#error让预处理器发出一条错误信息

#line 100
#line 10 "hello.c"

#if SIZE==10
#error size too small

12. #pragma

#pragma指示使每个编译程序在保留C和C++语言的整体兼容性时提供不同机器和操作系统特定的功能。编译指示被定义为机器或操作系统特定的，并且通常每种编译程序是不同的。

具体细节参见下面博客

https://blog.csdn.net/lmhuanying1012/article/details/78549763?ops_request_misc=%257B%2522request%255Fid%2522%253A%2522162434109316780261977038%2522%252C%2522scm%2522%253A%252220140713.130102334…%2522%257D&request_id=162434109316780261977038&biz_id=0&utm_medium=distribute.pc_search_result.none-task-blog-2_allbaidu_landing_v2~default-1-78549763.first_rank_v2_pc_rank_v29&utm_term=%23prama&spm=1018.2226.3001.4187

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