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3.C语言带参数宏定义

高工
2014-10-28 17:34:36     打赏

  C语言允许宏带有参数。在宏定义中的参数称为形式参数,在宏调用中的参数称为实际参数。

  对带参数的宏,在调用中,不仅要宏展开,而且要用实参去代换形参。

  带参宏定义的一般形式为:

  #define 宏名(形参表) 字符串

  在字符串中含有各个形参。

  带参宏调用的一般形式为:

  宏名(实参表);

  例如:


#define M(y) y*y+3*y    /*宏定义*/
/* …… */
k=M(5);    /*宏调用*/

 

  在宏调用时,用实参5去代替形参y,经预处理宏展开后的语句为:

  k=5*5+3*5


  【例9-4】输出两个数中较大的数。

#include <stdio.h>
#define MAX(a,b) (a>b) ? a : b
int main(void){
    int x,y,max;
    printf("input two numbers:    ");
    scanf("%d%d",&x,&y);
    max=MAX(x,y);
    printf("max=%d\n",max);
    return 0;
}

 

  上例程序的第一行进行带参宏定义,用宏名MAX表示条件表达式(a>b)?a:b,形参a、b均出现在条件表达式中。程序第6行max=MAX(x,y)为宏调用,实参x、y,将代换形参a、b。宏展开后该语句为:

max=(x>y) ? x : y;

 

  用于计算x、y中的大数。


  对于带参的宏定义有以下问题需要说明:


  1) 带参宏定义中,形参之间可以出现空格,但是宏名和形参表之间不能有空格出现。例如把:

  2) 在带参宏定义中,形式参数不分配内存单元,因此不必作类型定义。而宏调用中的实参有具体的值。要用它们去代换形参,因此必须作类型说明。这是与函数中的情况不同的。在函数中,形参和实参是两个不同的量,各有自己的作用域,调用时要把实参值赋予形参,进行“值传递”。而在带参宏中,只是符号代换,不存在值传递的问题。


  3) 在宏定义中的形参是标识符,而宏调用中的实参可以是表达式。


  【例9-5】输入 n,输出 (n+1)^2 的值。

#include <stdio.h>
#define SQ(y) (y)*(y)
int main(void){
    int a,sq;
    printf("input a number:    ");
    scanf("%d",&a);
    sq=SQ(a+1);
    printf("sq=%d\n",sq);
    return 0;
}

 

  上例中第1行为宏定义,形参为y。程序第6行宏调用中实参为a+1,是一个表达式,在宏展开时,用a+1代换y,再用(y)*(y) 代换SQ,得到如下语句:


sq=(a+1)*(a+1);

 

  这与函数的调用是不同的,函数调用时要把实参表达式的值求出来再赋予形参。而宏代换中对实参表达式不作计算直接地照原样代换。


  4) 在宏定义中,字符串内的形参通常要用括号括起来以避免出错。在上例中的宏定义中(y)*(y)表达式的y都用括号括起来,因此结果是正确的。如果去掉括号,把程序改为以下形式(【例9.6】):



#include <stdio.h>
#define SQ(y) y*y
int main(void){
    int a,sq;
    printf("input a number:    ");
    scanf("%d",&a);
    sq=SQ(a+1);
    printf("sq=%d\n",sq);
    return 0;
}

 

  运行结果为:

  input a number:3

  sq=7

  同样输入3,但结果却是不一样的。问题在哪里呢?这是由于代换只作符号代换而不作其它处理而造成的。宏代换后将得到以下语句:



sq=a+1*a+1;

 

  由于a为3故sq的值为7。这显然与题意相违,因此参数两边的括号是不能少的。即使在参数两边加括号还是不够的,请看下面程序(【例9.7】):


#include <stdio.h>
#define SQ(y) (y)*(y)
int main(void){
    int a,sq;
    printf("input a number:    ");
    scanf("%d",&a);
    sq=160/SQ(a+1);
    printf("sq=%d\n",sq);
    return 0;
}

本程序与前例相比,只把宏调用语句改为: 

sq=160/SQ(a+1);

 

  运行本程序如输入值仍为3时,希望结果为10。但实际运行的结果如下:

  input a number:3

  sq=160

  为什么会得这样的结果呢?分析宏调用语句,在宏代换之后变为:


sq=160/(a+1)*(a+1);

 

  a为3时,由于“/”和“*”运算符优先级和结合性相同,则先作160/(3+1)得40,再作40*(3+1)最后得160。为了得到正确答案应在宏定义中的整个字符串外加括号,程序修改如下(【例9.8】):


#include <stdio.h>
#define SQ(y) ((y)*(y))
int main(void){
    int a,sq;
    printf("input a number:    ");
    scanf("%d",&a);
    sq=160/SQ(a+1);
    printf("sq=%d\n",sq);
    return 0;
}

 

  以上讨论说明,对于宏定义不仅应在参数两侧加括号,也应在整个字符串外加括号。


  带参的宏和带参函数很相似,但有本质上的不同,除上面已谈到的各点外,把同一表达式用函数处理与用宏处理两者的结果有可能是不同的。


  【例9-9】用函数计算平方


#include <stdio.h>
int main(void){
    int i=1;
    while(i<=5)
        printf("%d^2 = %d\n", (i-1), SQ(i++));
    return 0;
}
int SQ(int y){
  return ((y)*(y));
}

 运行结果:
1^2 = 1
2^2 = 4
3^2 = 9
4^2 = 16
5^2 = 25

【例9-10】用宏计算平方

#include <stdio.h>
#define SQ(y) ((y)*(y))
int main(void){
    int i=1;
    while(i<=5)
        printf("%d^2 = %d\n", i, SQ(i++));
    return 0;
}

 

  运行结果:

  1^2 = 1

  3^2 = 9

  5^2 = 25


  注意:【例9-10】的运行结果在不同的编译器下可能不一样。VC6.0下输出结果与上面相同,MinGW的输出结果为:

  3^2 = 1

  5^2 = 9

  7^2 = 25

  这与 printf() 参数列表中表达式的计算顺序和优先级有关,这里不深究。


  在【例9-9】中函数名为SQ,形参为Y,函数体表达式为((y)*(y))。在【例9-10】中宏名为SQ,形参也为y,字符串表达式为(y)*(y))。 【例9-9】的函数调用为SQ(i++),【例9-10】的宏调用为SQ(i++),实参也是相同的。从输出结果来看,却大不相同。


  分析如下:在【例9-9】中,函数调用是把实参i值传给形参y后自增1。 然后输出函数值。因而要循环5次。输出1~5的平方值。而在【例9-10】中宏调用时,只作代换。SQ(i++)被代换为((i++)*(i++))。第一次循环,i 的值为1,(i++)*(i++)=1;第二次循环 i 的值为 3,(i++)*(i++)=9;第三次循环 i 的值为 5,(i++)*(i++)=25;第四次循环,i 的值为7,终止循环。


  从以上分析可以看出函数调用和宏调用二者在形式上相似,在本质上是完全不同的。


  宏定义也可用来定义多个语句,在宏调用时,把这些语句又代换到源程序内。看下面的例子。


  【例9-11】


#include <stdio.h>
#define SSSV(s1,s2,s3,v) s1=l*w;s2=l*h;s3=w*h;v=w*l*h;
int main(void){
    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);
    return 0;
}

 

  程序第一行为宏定义,用宏名SSSV表示4个赋值语句,4 个形参分别为4个赋值符左部的变量。在宏调用时,把4个语句展开并用实参代替形参。使计算结果送入实参之中。




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