初探C语言宏定义

　　相信大家在学习Office的过程中都接触过“宏”，那么C语言中的“宏定义”和office中的“宏”的定义和用法也是一样的呢？下面课课家笔者就为大家介绍C语言中“宏定义”的具体概念和作用。

　　所谓C语言中的“宏定义”，其实简单来说就是C语言预处理命令的一种，它允许用一个标识符来表示一个字符串。下面笔者给大家举一个代码例子：

　　#include <stdio.h>

　　#define N100

　　int main(){

　　int sum = 20+N;

　　printf("%d\n",sum);

　　return 0;

　　}

　　输出结果：

　　120

　　从上面的示例中我们可以观察到，int sum=20+N;，N被100代替了。在代码中的#define N100就是我们所说的宏定义，N为宏名，100是宏的内容。在我们进行编译预处理的工作时，对程序中所有出现的“宏名”，我们通常都用宏定义中的字符串去代换，这称为“宏代换”或“宏展开”。宏定义是由源程序中的宏定义命令#define完成的，宏代换是由预处理程序完成的。下面是宏定义的一般形式：

　　#define 宏名字符串

　　在这里#表示这是一条预处理命令，所有的预处理命令都以#开头。define是预处理命令。宏名是标识符的一种，命名规则和标识符相同。字符串可以是常数、表达式等。另外需要值得我们注意的地方是这里所说的字符串是一般意义上的字符序列，和C语言中的字符串并不等同，它不需要双引号。程序中反复使用的表达式就可以使用宏定义，比如：

　　#define M (n*n+3*n)

　　它的作用是指定标识符M来代替表达式(y*y+3*y)。在编写源程序时，所有的(y*y+3*y)都可由M代替，而对源程序编译时，将先由预处理程序进行宏代换，即用(y*y+3*y)表达式去替换所有的宏名M，然后再进行编译。下面笔者将上面的代码例子补充完整，具体修改后的代码例子如下所示：

　　#include <stdio.h>

　　#define M(n*n+3*n)

　　int main(){

　　int sum, n;

　　printf("Input a number:");

　　scanf("%d",&n);

　　sum = 3*M+4*M+5*M;

　　printf("sum=%d\n",n);

　　return 0;

　　}

　　输出结果：

　　Input a number:10↙

　　sum = 1560

　　在上面的程序中系统会首先进行宏定义，定义M来替代表达式(n*n+3*n)，在sum = 3*M+4*M+5*M中作了宏调用。在预处理时经宏展开后该语句会变为：sum = 3*(n*n+3*n)+4*(n*n+3*n)+5*(n*n+3*n);。此时我们需要注意的地方是，在宏定义中表达式(n*n+3*n)两边的括号不能少，不然的话会发生代码输出错误的情况。比如在少了括号的情况下作宏定义后：#difine Mn*n+3*n，在宏展开时将得到下述语句：s = 3*n*n+3*n+4*n*n+3*n+5*n*n+3*n;这就相当于输出为：3n2+3n+4n2+3n+5n2+3n。很明显这和我们当初设定想要的结果不一样，所以我们在进行宏定义时要注意应该保证在宏代换之后不发生错误。下面笔者对宏定义进行详细的总结：

　　①宏定义是用宏名来表示一个字符串，在宏展开时又以该字符串取代宏名，这只是一种简单的替换。字符串中可以包含任何字符，可以是常数也可以是表达式，预处理程序对它不作任何检查，若是有错误我们只能在编译已被宏展开后的源程序时发现。

　　②宏定义不是说明或语句，在行末不必加分号，若是加上分号则连分号也一起替换。

　　③宏定义必须写在函数之外，其作用域为宏定义命令起到源程序结束。若是要终止其作用域我们可以使用#undef命令。比如：

　　#define PI3.14159

　　int main(){

　　//Code

　　return 0;

　　}

　　#undef PI

　　void func(){

　　//Code

　　}

　　以上代码例子具体表示为PI只在main函数中有效，在func中无效。

　　④宏名在源程序中若用引号括起来，则预处理程序不对其作宏代换，比如：

　　#include <stdio.h>

　　#define OK100

　　int main(){

　　printf("OK\n");

　　return 0;

　　}

　　输出结果：

　　OK

　　在以上代码例子中定义宏名OK表示100，但在printf语句中OK被引号括起来，因此不作宏代换，而作为字符串处理。

　　⑤宏定义允许嵌套，在宏定义的字符串中可以使用已经定义的宏名，在宏展开时由预处理程序层层代换。比如：

　　#define PI3.1415926

　　#define SPI*y*y/*PI是已定义的宏名*/

　　对语句：

　　printf("%f",S);

　　在宏代换后变为：

　　printf("%f",3.1415926*y*y);

　　⑥在通常的情况下宏名用大写字母表示，以方便和变量作出区别，但有时候也允许用小写字母。

　　⑦我们也可以通过使用宏定义表示数据类型，使我们在书写是更加方便。比如：

　　#define UINT unsigned int

　　在程序中可用UINT作变量说明：

　　UINT a,b;

　　另外我们应该注意用宏定义表示数据类型和用typedef定义数据说明符两者的区别。通常来说，宏定义只是简单的字符串代换，是在预处理完成的，而typedef是在编译时处理的，它不是作简单的代换，而是对类型说明符重新命名。被命名的标识符具有类型定义说明的功能。具体区别大家可以观察下面的代码例子：

　　#define PIN1 int*

　　typedef (int*) PIN2;

　　从形式上看这两者相似，但在实际使用中却不相同。下面用PIN1，PIN2说明变量时就可以看出它们的区别：

　　PIN1 a,b;

　　在宏代换后变成：

　　int *a,b;

　　表示a是指向整型的指针变量，而b是整型变量。然而：

　　PIN2 a,b;

　　表示a、b都是指向整型的指针变量。因为PIN2是一个类型说明符。由这个代码例子可见，宏定义虽然也可表示数据类型，但毕竟是作字符代换，在我们使用时要格外小心，以免出现错误。

　　本次初探C语言宏定义的教程到此暂告一段落，如果以后有内容补充或者修改的话笔者会继续在此补充或者修改，同时也欢迎大家对这次的教程提出建议和补充。最后希望这次的教程对大家学习C语言能起到一定的帮助作用！