3.C語言帶參數宏定義 · 呂濤C語言開發系列

# 3.C語言帶參數宏定義 C語言允許宏帶有參數。在宏定義中的參數稱為形式參數，在宏調用中的參數稱為實際參數。對帶參數的宏，在調用中，不僅要宏展開，而且要用實參去代換形參。帶參宏定義的一般形式為： ? ? #define? 宏名(形參表)? 字符串在字符串中含有各個形參。帶參宏調用的一般形式為： ? ? 宏名(實參表); 例如： ~~~ #define M(y) y*y+3*y /*宏定義*/ /* …… */ k=M(5); /*宏調用*/ ~~~ 在宏調用時，用實參5去代替形參y，經預處理宏展開后的語句為： ? ? k=5*5+3*5 【例9-4】 ~~~ #define MAX(a,b) (a>b) ? a : b main(){ int x,y,max; printf("input two numbers: "); scanf("%d%d",&x,&y); max=MAX(x,y); printf("max=%d\n",max); } ~~~ 上例程序的第一行進行帶參宏定義，用宏名MAX表示條件表達式(a>b)?a:b，形參a、b均出現在條件表達式中。程序第6行max=MAX(x,y)為宏調用，實參x、y，將代換形參a、b。宏展開后該語句為： ~~~ max=(x>y) ? x : y; ~~~ 用于計算x、y中的大數。對于帶參的宏定義有以下問題需要說明： 1) 帶參宏定義中，宏名和形參表之間不能有空格出現。例如把： ~~~ #define MAX(a,b) (a>b)?a:b ~~~ 寫為： ~~~ #define MAX (a,b) (a>b)?a:b ~~~ 將被認為是無參宏定義，宏名MAX代表字符串 (a,b) (a>b)?a:b。宏展開時，宏調用語句： ~~~ max=MAX(x,y); ~~~ 將變為： ~~~ max=(a,b)(a>b)?a:b(x,y); ~~~ 這顯然是錯誤的。 2) 在帶參宏定義中，形式參數不分配內存單元，因此不必作類型定義。而宏調用中的實參有具體的值。要用它們去代換形參，因此必須作類型說明。這是與函數中的情況不同的。在函數中，形參和實參是兩個不同的量，各有自己的作用域，調用時要把實參值賦予形參，進行“值傳遞”。而在帶參宏中，只是符號代換，不存在值傳遞的問題。 3) 在宏定義中的形參是標識符，而宏調用中的實參可以是表達式。【例9-5】 ~~~ #define SQ(y) (y)*(y) main(){ int a,sq; printf("input a number: "); scanf("%d",&a); sq=SQ(a+1); printf("sq=%d\n",sq); } ~~~ 上例中第1行為宏定義，形參為y。程序第6行宏調用中實參為a+1，是一個表達式，在宏展開時，用a+1代換y，再用(y)*(y) 代換SQ，得到如下語句： ~~~ sq=(a+1)*(a+1); ~~~ 這與函數的調用是不同的，函數調用時要把實參表達式的值求出來再賦予形參。而宏代換中對實參表達式不作計算直接地照原樣代換。 4) 在宏定義中，字符串內的形參通常要用括號括起來以避免出錯。在上例中的宏定義中(y)*(y)表達式的y都用括號括起來，因此結果是正確的。如果去掉括號，把程序改為以下形式（【例9.6】）： ~~~ #define SQ(y) y*y main(){ int a,sq; printf("input a number: "); scanf("%d",&a); sq=SQ(a+1); printf("sq=%d\n",sq); } ~~~ 運行結果為： ? ? input a number:3 ? ? sq=7 同樣輸入3，但結果卻是不一樣的。問題在哪里呢？這是由于代換只作符號代換而不作其它處理而造成的。宏代換后將得到以下語句： ~~~ sq=a+1*a+1; ~~~ 由于a為3故sq的值為7。這顯然與題意相違，因此參數兩邊的括號是不能少的。即使在參數兩邊加括號還是不夠的，請看下面程序（【例9.7】）： ~~~ #define SQ(y) (y)*(y) main(){ int a,sq; printf("input a number: "); scanf("%d",&a); sq=160/SQ(a+1); printf("sq=%d\n",sq); } ~~~ 本程序與前例相比，只把宏調用語句改為： ~~~ sq=160/SQ(a+1); ~~~ 運行本程序如輸入值仍為3時，希望結果為10。但實際運行的結果如下： ? ? input a number:3 ? ? sq=160 為什么會得這樣的結果呢?分析宏調用語句，在宏代換之后變為： ~~~ sq=160/(a+1)*(a+1); ~~~ a為3時，由于“/”和“*”運算符優先級和結合性相同，則先作160/(3+1)得40，再作40*(3+1)最后得160。為了得到正確答案應在宏定義中的整個字符串外加括號，程序修改如下（【例9.8】）： ~~~ #define SQ(y) ((y)*(y)) main(){ int a,sq; printf("input a number: "); scanf("%d",&a); sq=160/SQ(a+1); printf("sq=%d\n",sq); } ~~~ 以上討論說明，對于宏定義不僅應在參數兩側加括號，也應在整個字符串外加括號。帶參的宏和帶參函數很相似，但有本質上的不同，除上面已談到的各點外，把同一表達式用函數處理與用宏處理兩者的結果有可能是不同的。【例9-9】 ~~~ main(){ int i=1; while(i<=5) printf("%d\n",SQ(i++)); } SQ(int y){ return((y)*(y)); } ~~~ 【例9-10】 ~~~ #define SQ(y) ((y)*(y)) main(){ int i=1; while(i<=5) printf("%d\n",SQ(i++)); } ~~~ 在【例9-9】中函數名為SQ，形參為Y，函數體表達式為((y)*(y))。在【例9-10】中宏名為SQ，形參也為y，字符串表達式為(y)*(y))。【例9-9】的函數調用為SQ(i++)，【例9-10】的宏調用為SQ(i++)，實參也是相同的。從輸出結果來看，卻大不相同。分析如下：在【例9-9】中，函數調用是把實參i值傳給形參y后自增1。然后輸出函數值。因而要循環5次。輸出1～5的平方值。而在【例9-10】中宏調用時，只作代換。SQ(i++)被代換為((i++)*(i++))。在第一次循環時，由于i等于1，其計算過程為：表達式中前一個i初值為1，然后i自增1變為2，因此表達式中第2個i初值為2，兩相乘的結果也為2，然后i值再自增1，得3。在第二次循環時，i值已有初值為3，因此表達式中前一個i為3，后一個i為4，乘積為12，然后i再自增1變為5。進入第三次循環，由于i 值已為5，所以這將是最后一次循環。計算表達式的值為5*6等于30。i值再自增1變為6，不再滿足循環條件，停止循環。從以上分析可以看出函數調用和宏調用二者在形式上相似，在本質上是完全不同的。宏定義也可用來定義多個語句，在宏調用時，把這些語句又代換到源程序內。看下面的例子。【例9-11】 ~~~ #define SSSV(s1,s2,s3,v) s1=l*w;s2=l*h;s3=w*h;v=w*l*h; main(){ int l=3,w=4,h=5,sa,sb,sc,vv; SSSV(sa,sb,sc,vv); printf("sa=%d\nsb=%d\nsc=%d\nvv=%d\n",sa,sb,sc,vv); } ~~~ 程序第一行為宏定義，用宏名SSSV表示4個賦值語句，4 個形參分別為4個賦值符左部的變量。在宏調用時，把4個語句展開并用實參代替形參。使計算結果送入實參之中。