C语言宏定义、宏函数、内置宏与常用宏

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前言:

在C语言中,变量类型、循环控制、基础语法等与其他高级语言基本无异;而C语言(C++)特有的两把双刃剑指针宏定义/宏函数使得C语言在底层开发中披荆斩棘、无所不能。这两个概念涉及范围比较广,其分支点也比较多,可谓星罗棋布,但这每颗星都足以照亮C语言因其开发周期、可维护性、可移植性等问题而显的黯淡的天空,使得这门语言灵活多变、操作犀利,令人难以揣摩却也深深着迷。

首先,C的第一把双刃剑:指针,这也是所有学C的人,最先会接触、最多接触也最无法避免、也是最为之魂牵梦萦茶饭不思的概念;包括一级指针、二级指针、数组指针、指针数组、函数指针、甚至函数指针数组、函数指针数组指针等,怪异称呼说不尽道不清,指东指西、指其所想指,所能指、所不能指。尤其是函数指针、以及函数指针数组等在C的高级特性中(一般是用来进行适配层函数挂载,驱动分发)时常会被用到。

而宏则是更为锋利的一把双刃剑,由于疏于习练,至今尚未参透其中奥秘。今天且稍作总结,记录学历过程之烦恼万千与趣味无穷。

关于宏的内容大部分摘自:C语言宏定义,内置宏,FILE,LINE,## 用法

一、下面列举一些成熟软件中常用的宏定义:

1,防止一个头文件被重复包含

#ifndef COMDEF_H
#define COMDEF_H

//头文件内容 …
#endif

2,重新定义一些类型,防止由于各种平台和编译器的不同,而产生的类型字节数差异,方便移植。

typedef  unsigned long int  uint32;      	/* Unsigned 32 bit value */

3,得到指定地址上的一个字节或字

#define  MEM_B( x )  ( *( (byte *) (x) ) )
#define  MEM_W( x )  ( *( (word *) (x) ) )

4,求最大值和最小值

#define  MAX( x, y )  ( ((x) > (y)) ? (x) : (y) )
#define  MIN( x, y )  ( ((x) < (y)) ? (x) : (y) )

5,得到一个field在结构体(struct)中的偏移量

#define FPOS( type, field )   ( (dword) &(( type *) 0)-> field )

6,得到一个结构体中field所占用的字节数

#define FSIZ( type, field ) sizeof( ((type *) 0)->field )

7,按照LSB格式把两个字节转化为一个word

#define  FLIPW( ray ) ( (((word) (ray)[0]) * 256) + (ray)[1] )

8,按照LSB格式把一个word转化为两个字节

#define  FLOPW( ray, val ) \
(ray)[0] = ((val) / 256); \
(ray)[1] = ((val) & 0xFF)

9,得到一个变量的地址(word宽度)

#define  B_PTR( var )  ( (byte *) (void *) &(var) )
#define  W_PTR( var )  ( (word *) (void *) &(var) )

10,得到一个字的高位和低位字节

#define  WORD_LO(xxx)  ((byte) ((word)(var) & 255))
#define  WORD_HI(xxx)  ((byte) ((word)(var) >> 8))

11,返回一个比X大的最接近的8的倍数

#define RND8( x )       ((((x) + 7) / 8 ) * 8 )

12,将一个字母转换为大写

#define  UPCASE( ch ) ( ((ch) >= ’a' && (ch) <= ’z') ? ((ch) - 0×20) : (ch) )

13,判断字符是不是10进值的数字

#define  DECCHK( ch ) ((ch) >= ’0′ && (ch) <= ’9′)

14,判断字符是不是16进值的数字

#define  HEXCHK( ch ) \
(((ch) >= ’0′ && (ch) <= ’9′) || \
((ch) >= ’A' && (ch) <= ’F') || \
((ch) >= ’a' && (ch) <= ’f') )

15,防止溢出的一个方法

#define  INC_SAT( val )  (val = ((val)+1 > (val)) ? (val)+1 : (val))

16,返回数组元素的个数

#define  ARR_SIZE( a )  ( sizeof( (a) ) / sizeof( (a[0]) ) )

17,对于IO空间映射在存储空间的结构,输入输出处理

#define inp(port)         (*((volatile byte *) (port)))
#define inpw(port)        (*((volatile word *) (port)))
#define inpdw(port)       (*((volatile dword *)(port)))

#define outp(port, val)   (*((volatile byte *) (port)) = ((byte) (val)))
#define outpw(port, val)  (*((volatile word *) (port)) = ((word) (val)))
#define outpdw(port, val) (*((volatile dword *) (port)) = ((dword) (val)))

二、使用一些内置宏跟踪调试:

ANSI标准定义了几个个预定义的宏名。它们包括但不止于:

__LINE__
__FILE__
__DATE__
__TIME__
__STDC__

注: 常用的还有__FUNCTION__等【非标准】,详细信息可查看:Predefined Macros,如果编译不是标准的,则可能仅支持以上宏名中的几个,或根本不支持。记住编译程序 也许还提供其它预定义的宏名。可以定义宏,例如:当定义了_DEBUG,输出数据信息和所在文件所在行

#ifdef _DEBUG
#define DEBUGMSG(msg,date) printf(msg);printf("%d%d%d", date, __LINE__, __FILE__)
#else
#define DEBUGMSG(msg,date)
#endif

三、宏定义防止使用时错误:

用小括号包含。

//例如:
#define ADD(a,b) (a+b)

用do{}while(0)语句包含多语句防止错误(注意while(0)后无分号).

//例如:
#difne DO(a,b) a+b; a++;
//应写成:
#difne DO(a,b) do{a+b; a++;}while(0)

为什么需要do{…}while(0)形式?大致有以下几个原因:

1),空的宏定义避免warning:
#define foo() do{}while(0)

2),存在一个独立的block,可以用来进行重复性变量定义,进行比较复杂的实现。

3),如果出现在判断语句过后的宏,这样可以保证作为一个整体来是实现:

#define foo(x)
action1();
action2();
//在以下情况下:
if(NULL == pPointer)
    foo();
//就会出现action2必然被执行的情况,而这显然不是程序设计的目的。

4),以上的第3种情况用单独的{}也可以实现,但是为什么一定要一个do{}while(0)呢,看以下代码:

#define switch(x,y) {int tmp; tmp=x;x=y;y=tmp;}
if(x>y)
   switch(x,y);
else        //error, parse error before else
   otheraction();

在把宏引入代码中,会多出一个分号,从而会报错。使用do{….}while(0) 把它包裹起来,成为一个独立的语法单元,从而不会与上下文发生混淆。同时因为绝大多数的编译器都能够识别do{…}while(0)这种无用的循环并进行优化,所以使用这种方法也不会导致程序的性能降低,【但是并非所有情况都用这种形式,有些情况不需要,有些情况则不能够够】。

四、宏中#和##的用法

1、一般用法
我们使用#把宏参数变为一个字符串,用##把两个宏参数贴合在一起.例如:

#include<cstdio>
#include<climits>
using namespace std;

#define STR(s)     #s
#define CONS(a,b)  int(a##e##b)

int main()
{
	/* 输出字符串vck */ 
	printf(STR(vck));						
	
	/* 2e3 输出:2000 */ 
	printf("%d\n", CONS(2,3));					
	return 0;
}

2、当宏参数是另一个宏的时候

需要注意的是凡宏定义里有用###的地方宏参数是不会再展开.

(1)、没有’#'和’##’的情况

#define TOW      (2)
#define MUL(a,b) (a*b)

printf("%d*%d=%d\n", TOW, TOW, MUL(TOW,TOW));

这行的宏会被展开为:
printf("%d*%d=%d\n", (2), (2), ((2)*(2)));
MUL里的参数TOW会被展开为(2).

(2)、当有’#'或’##’的时候

#define A          (2)
#define STR(s)     #s
#define CONS(a,b)  int(a##e##b)

printf("int max: %sn",  STR(INT_MAX));    // INT_MAX #include<climits>
printf("%s\n", CONS(A, A));               // compile error

第一个printf()这行会被展开为:
printf(“int max: %s\n”, #INT_MAX);
第二个printf()则是:
printf("%s\n", int(AeA)); //编译错误

INT_MAXA都不会再被展开, 然而解决这个问题的方法很简单. 加多一层中间转换宏;加这层宏的用意是把所有宏的参数在这层里全部展开, 那么在转换宏里的那一个宏(_STR)就能得到正确的宏参数.

#define A           (2)
#define _STR(s)     #s
#define STR(s)      _STR(s)                 // 转换宏
#define _CONS(a,b)  int(a##e##b)
#define CONS(a,b)   _CONS(a,b)       		// 转换宏

printf(“int max: %s\n”, STR(INT_MAX));
输出为: int max: 0x7fffffff
STR(INT_MAX) –> _STR(0x7fffffff) 然后再转换成字符串;

printf("%d\n", CONS(A, A));
输出为:200
CONS(A, A) –> _CONS((2), (2)) –> int((2)e(2))

(3)、’#'和’##’的一些应用特例:

①、合并匿名变量名,例:

#define  __ANONYMOUS1(type, var, line)  type  var##line
#define  _ANONYMOUS0(type, line)  __ANONYMOUS1(type, _anonymous, line)
#define  ANONYMOUS(type)  _ANONYMOUS0(type, __LINE__)

ANONYMOUS(static int);
//即: 
static int _anonymous70;  	//70表示该行行号;

①第一层:ANONYMOUS(static int); –> __ANONYMOUS0(static int, LINE);
②第二层:–> ___ANONYMOUS1(static int, _anonymous, 70);
③第三层:–> static int _anonymous70;
即每次只能解开当前层的宏,所以__LINE__在第二层才能被解开;

②、填充结构

#define  FILL(a)   {a, #a}

enum IDD{OPEN, CLOSE};
typedef struct MSG{
	IDD id;
	const char * msg;
}MSG;
MSG _msg[] = {
	FILL(OPEN), 
	FILL(CLOSE)
};
//相当于:
MSG _msg[] = {
	{OPEN, “OPEN”},
	{CLOSE, ”CLOSE“}
};

③、记录文件名

#define  _GET_FILE_NAME(f)   #f
#define  GET_FILE_NAME(f)    _GET_FILE_NAME(f)
static char  FILE_NAME[] = GET_FILE_NAME(__FILE__);

④、得到一个数值类型所对应的字符串缓冲大小

#define  _TYPE_BUF_SIZE(type)  sizeof #type
#define  TYPE_BUF_SIZE(type)   _TYPE_BUF_SIZE(type)
char  buf[TYPE_BUF_SIZE(INT_MAX)];

char buf[_TYPE_BUF_SIZE(“0x7fffffff”)];
char buf[sizeof “0x7fffffff”];
这里相当于:
char buf[11];

五、__VA_ARGS__##__VA_ARGS__

__VA_ARGS__ 是一个可变参数的宏,很少人知道这个宏,这个可变参数的宏是新的C99规范中新增的,目前似乎只有gcc支持(VC6.0的编译器不支持)。实现思想就是宏定义中参数列表的最后一个参数为省略号(也就是三个点)。##__VA_ARGS__ 宏,在__VA_ARGS__前面加上##的作用在于,当可变参数的个数为0时,这里的##起到把前面多余的逗号去掉的作用,否则会编译出错。(摘自:#、##、__VA_ARGS__和##__VA_ARGS__的作用

使用例如:Linux C实现文件拷贝可变色进度条显示

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