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C语言-程序环境和预处理(2)--带副作用的宏参数,宏与函数的对比,#undef,条件编译,文件包含

时间:2024-04-02 21:03人气: 编辑:亚洲鞋业资讯网

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前言

上一篇文章–《C语言-程序环境和预处理(1)》讲述了程序的翻译环境和执行环境,编译、连接,预定义符号,#define,#符号和##符号的相关知识。
链接: 《C语言-程序环境和预处理(1)》
本篇文章,讲述带副作用的宏参数,宏与函数的对比,#undef,条件编译,文件包含的相关知识。


1.带副作用的宏参数

我们来看一个代码:
最后输出的a,b,m分别是多少?

#define MAX(x,y) ((x)>(y)?(x):(y))
int main()
{
	int a = 3;
	int b = 5;
	int m = MAX(a++, b++);
	printf("%d\n", m);
	printf("%d\n", a);
	printf("%d\n", b);
	return 0;
}

你第一次做的时候是否和我一样,最后输出的m是5,a是4,b是6。如果是这样的,那么恭喜你和我一样,做错了。

正确的解析如下:

	int m = ((a++) > (b++) ? (a++) : (b++));
	          3    >  5    
	        a=4     b=6     no        6
	  m=6                             b=7

正确答案应该是a=4,b=7,m=6.

其运算步骤应该是这个样子的,不是一开始我们想当然的那样,这就是带有副作用的宏参数。

当宏参数在宏的定义中出现超过一次的时候,如果参数带有副作用,那么你在使用这个宏的时候就可能出现危险,导致不可预测的后果。副作用就是表达式求值的时候出现的永久性效果。

2.宏与函数的对比

宏和函数运行时的步骤对比如下:

函数的缺点:

  1. 用于调用函数和从函数返回的代码可能比实际执行这个小型计算工作所需要的时间更多。
  2. 更为重要的是函数的参数必须声明为特定的类型。所以函数只能在类型合适的表达式上使用。反之宏可以适用于整形、长整型、浮点型等可以用于比较的类型。

宏的缺点:

  1. 每次使用宏的时候,一份宏定义的代码将插入到程序中。除非宏比较短,否则可能大幅度增加程序的长度。
  2. 宏是没法调试的。
  3. 宏由于类型无关,也就不够严谨。
  4. 宏可能会带来运算符优先级的问题,导致程容易出现错。

除此之外,宏可以完成一件函数永远做不到的事情:
我们如果某些时候想给某个东西传类型,那么函数显然无法做到,比如:
开辟空间:

int*p = (int*)malloc(10 * sizeof(int));
//我们想要便捷的写malloc(10,int),这样函数显然做不到,但是宏可以做到

 #define MALLOC(num, type)   (type*)malloc(num * sizeof(type))
int*p = MALLOC(10, int);//这样就可以了

提示:宏是不能递归的!!

2.1 宏的命名约定

一般来讲函数的宏的使用语法很相似。所以语言本身没法帮我们区分二者。

那我们平时的一个习惯是:
把宏名全部大写
函数名不要全部大写

2.2 命令行定义

许多C 的编译器提供了一种能力,允许在命令行中定义符号。用于启动编译过程。

例如:当我们根据同一个源文件要编译出不同的一个程序的不同版本的时候,这个特性有点用处。(假定某个程序中声明了一个某个长度的数组,如果机器内存有限,我们需要一个很小的数组,但是另外一个机器内存大写,我们需要一个数组能够大写。)

比如在Linux,gcc编译器中就可以这样使用。
这个功能很少见,不常使用,只需知道即可!

3.#undef宏讲解

这条指令用于移除一个宏定义。

#define	M 100

int main()
{
	int m = M;
	printf("m = %d\n", m);

#undef M
	int m = M;//错误,宏M已被删除不可使用
#define M 1000
	//删除后还可以重新定义M
	return 0;
}

4.条件编译

在编译一个程序的时候我们如果要将一条语句(一组语句)编译或者放弃是很方便的。因为我们有条件编译指令。

比如说: 调试性的代码,删除可惜,保留又碍事,所以我们可以选择性的编译。

常见的条件编译有如下:

4.1 #if #endif

int main()
{
#if 1==2
	printf("hehe\n");
#endif
	return 0;
}

4.2 多个分支的条件编译

int main()
{
#if 1==1
	printf("我是帅哥\n");
#elif 2==1
	printf("我是帅人\n");
#elif 3==1
	printf("我太帅了\n");
#else
	printf("帅不可挡\n");
#endif
	return 0;
}

4.3 判断是否被定义

int main()
{
#if defined(M)
	printf("snan");
#endif
	return 0;
}


其还有一种写法:

int main()
{
//#if defined(M)
//	printf("snan");
//#endif

#ifdef M
	printf("snan");
#endif

	return 0;

}

当然还有#if !defined(M)表示如果没有定义就怎么怎么样
#ifndef M便是第二种写法的如果未定义怎么怎么样

4.4 嵌套指令

#if defined(OS_UNIX)
    #ifdef OPTION1
       unix_version_option1();
    #endif
    #ifdef OPTION2
       unix_version_option2();
    #endif
#elif defined(OS_MSDOS)
    #ifdef OPTION2
       msdos_version_option2();
    #endif
#endif

就是#if套#if,就是稍微复杂,一条一条理清楚是不难的。

5.文件包含

5.1 头文件的包含

头文件的包含有两种形式:
1.包含本地文件(自己的.h文件)
#include “xxx.h”

查找策略:先在源文件所在目录下查找,如果该头文件未找到,编译器就像查找库函数头文件一样在标准位置查找头文件。如果找不到就提示编译错误。

2.包含标准库的头文件
#include

查找策略:查找头文件直接去标准路径下去查找,如果找不到就提示编译错误。

提示:#include “stdio.h”这样写也是没问题的,但是会拉低代码的运行速率,降低查找头文件的效率!!

5.1 嵌套文件的包含

在工作中往往避免不了这样一种情况:

comm.h和comm.c是公共模块。
test1.h和test1.c使用了公共模块。
test2.h和test2.c使用了公共模块。
test.h和test.c使用了test1模块和test2模块。
这样最终程序中就会出现两份comm.h的内容。这样就造成了文件内容的重复。

如何避免这样的问题,提高编译器的工作效率呢?
每个头文件的开头写

#ifndef __TEST_H__
#define __TEST_H__
//这部分是头文件的内容
#endif //__TEST_H__

TEST_H是根据头文件的名字来的(不是只能写TEST_H)

或者:

#pragma once

就可以避免头文件的重复引入。我们在VS上创建一个头文件时,它会自动输入这句话。

6.其他预处理指令

1.#error

编译程序时,只要遇到#error就会生成一个编译错误的提示消息,并停止编译

2.#pragma

可以设定编译程序完成一些特定的动作(可以通过编译程序的菜单设定,也可以直接写在源代码中),它允许向编译程序传送各种指令。例如:编译程序可能有一种选择,它支持对程序执行的跟踪,可用#pragma语句指定一个跟踪选项

3.#line

可以改变当前行数和文件名称,他们时在编译程序中预先定义的标识符命令的基本形式
#line number[“filename”]

4.#pragma pack()

C语言预处理指令#pragma pack()用于控制结构体、联合体和类成员的对齐方式。在C语言中,编译器通常会根据特定的对齐规则将结构体、联合体和类成员对齐到特定的边界上,以提高内存访问效率。#pragmapack()指令通过设置对齐边界值,控制编译器对结构体、联合体和类成员的对齐方式。该指令的参数是一个非负整数,默认情况下通常是4或8,表示对齐边界值为4字节或8字节。具体来说,当设置对齐边界值为n时,编译器会将结构体、联合体和类成员按照n字节对齐,即每个成员的起始地址必须是n的倍数。这可以防止因为内存对齐不当而导致的性能下降或错误,尤其在与硬件交互或与其他系统进行通信时很重要。

当然还有更多的预处理指令,大家可以自己学习。

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