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宏定义的作用及使用方法

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原文：http://blog.chinaunix.net/uid-24830931-id-2945760.html

宏广泛用于C语言程序中，本文总结了宏的分类， 作用与使用注意事项
宏定义分类：
（1）不带参数的宏定义
形式： #define 宏名 [宏体]
功能：可以实现用宏体代替宏名
使用实例： #define TRUE 1
作用：程序中多次使用TRUE，如果需要对TRUE的值进行修改，只需改动一处就可以了
（2）带参数的宏： #define 宏名 ( 参数表) [宏体]
宏定义作用：
（1）方便程序的修改
上面的#define TRUE 1就是一个实例
（2）提高程序的运行效率
宏定义的展开是在程序的预处理阶段完成的，无需运行时分配内存，能够部分实现函数的功能，却没有函数调用的压栈、弹栈开销，效率较高


（3）增强可读性
这点不言而喻，当我们看到类似PI这样的宏定义时，自然可以想到它对应的是圆周率常量
（4）字符串拼接
例如：
#define CAT(a,b,c) a##b##c
main()
{
printf(“%d\n” CAT(1,2,3));
printf(“%s\n”, CAT(‘a’, ‘b’, ‘c’);
}
程序的输出会是：
123
abc
（5）参数转化成字符串
示例：
#defind CAT(n) “abc”#n
main()
{
printf(“%s\n”, CAT(15));
}
输出的结果会是
abc15
（6）用于程序调试跟踪

常见的用于调试的宏有，_ L I N E _，_ F I L E _，_ D A T E _，_ T I M E _，_ S T D C _

（7）实现可变宏

举例来说：

#define PR(…) printf(_ _VA_ARGS_ _)

使用宏定义中常见的注意事项有：
（1）不要为宏定义加分号

宏定义在预处理阶段只是进行字符串替换
例如： #define PI 3.14159
float square = PI*r*r;
如果此时将PI加上分号，显然会编译出错
（2）为了防止出现意想不到的替换结果，对于带参数的宏，最好对每个参数和宏都加上配对的括号
例如： #define MUL(a,b) a*b
此时如果这样来使用 a=MUL(2+3, 4+5);
替换后的结果是a=2+3*4+5。结果变成了19，而不是我们期望的45
为了解决这个问题，我们为改进一下
#define MUL(a,b) (a)*(b)
上面的例子没有问题了，但还有下面的情况处理不了
#define SUB(a,b) (a)-(b)
当我们调用 int x = 10*SUB(8,2)
展开后的结果是x=10*(8)-2=72,而不是我们所期望的60
因此比较好的写法是
#define SUB(a,b) ((a)-(b))
（3）防止参数多次取值的错误
这个错误比较隐蔽一些，通过例子来说明
#define MIN(a,b) ((a) > (b) ? (a) : (b))
如果我们这样来使用
int x=1;
int y=2;
int z=MIN(x++,y++);
int k=MIN(y++,x++);
z展开后是 int z=((x++) > (y++) ? (x++) : (y++));
k展开后是 int z=((y++) > (x++) ? (y++) : (x++));
MIN宏设计的初衷是希望得到x，y的较小值，z和k都应该返回1
但结果却是z=2，k=3
同样，如果宏的一个参数是一个函数，也会出现函数被多次执行的情况
比较直观的想法是使用括号将代码段括起来
#define MIN(a,b) \
{        \


typeof (a) _a = (a); \


typeof (b) _b = (b); \


(_a < _b) ? _a : _b; \
}
但这样的定义，当我们按照常规这样来使用的话
z=MIN(x++,y++);
展开后变成了z={typeof (x++) _x = (x++); typeof (y++) _y = (y++); (_a < _b) ? _a : _b;};
结尾的”;”还是会导致编译错误
解决这个问题的比较理想的做法是：
#define MIN(a,b) \
do {        \


typeof (a) _a = (a); \


typeof (b) _b = (b); \


(_a < _b) ? _a : _b; \
} while (0)
这里有三点需要注意：
（i）为了防止参数的多次取值，我们利用临时变量_a, _b来存储了a，b的取值结果，这样就避免了多次取值
（ii）由于宏定义只执行字符替换，为了为临时变量声明一个合适的类型，因此使用了类型声明, typeof
（iii）为了防止宏使用结尾的分号导致错误，尽量使用do while(0)来讲代码块包含起来
看来，写好一个宏真是不容易。
p.s.在看LVS源码时，能看到很多这种定义，这下总算一释心中疑惑了。
#define IP_VS_BUG() BUG()


#define IP_VS_ERR_RL(msg, …)      \


do {        \


if (net_ratelimit())     \


pr_err(msg, ##__VA_ARGS__);   \


} while (0)
#ifdef CONFIG_IP_VS_DEBUG


#define EnterFunction(level)      \


do {        \


if (level <= ip_vs_get_debug_level())   \


printk(KERN_DEBUG    \


pr_fmt(“Enter: %s, %s line %i\n”), \


__func__, __FILE__, __LINE__);  \


} while (0)


#define LeaveFunction(level)      \


do {        \


if (level <= ip_vs_get_debug_level())   \


printk(KERN_DEBUG    \


pr_fmt(“Leave: %s, %s line %i\n”), \


__func__, __FILE__, __LINE__);  \


} while (0)


#else


#define EnterFunction(level)   do {} while (0)


#define LeaveFunction(level)   do {} while (0)


#endif
#define IP_VS_WAIT_WHILE(expr) while (expr) { cpu_relax(); }