前言

宏（Macro）本質(zhì)上就是代碼片段，通過別名來使用。在編譯前的預(yù)處理中，宏會被替換為真實所指代的代碼片段，即下圖中 Preprocessor 處理的部分。

C/C++ 代碼編譯過程 - 圖片來自 ntu.edu.sg

根據(jù)用法的不同，分兩種，Object-like 和 Function-like。前者用于 Object 對象，后者用于函數(shù)方法。

C/C++ 代碼編譯過程中，可通過相應(yīng)參數(shù)來獲取到各編譯步驟中的產(chǎn)出，比如想看被預(yù)處理編譯之后的宏，使用 gcc 使加上 -E 參數(shù)。

$ gcc -E macro.c

宏的定義

通過 #define 指令定義一個宏。

#define NAME_OF_MACRO value

比如，以下代碼定義了一個名為 BUFFER_SIZE 的宏，指代 1024 這個數(shù)字。

#define BUFFER_SIZE 1024

使用時，

foo = (char *) malloc (BUFFER_SIZE);

使用預(yù)處理器編譯：

$ gcc -E test.c

編譯結(jié)果：

foo = (char *) malloc (1024);

多行

宏的定義是跟隨 #define 在一同一行內(nèi)的，但可通過 反斜杠 \ 實現(xiàn)換行從而定義出多行的宏。

多行的宏經(jīng)過編譯后會還原到一行中。

test.c

#include <stdio.h>
#define GREETING_STR \
 "hello \
world"

int main() { printf(GREETING_STR); }

編譯后：

int main() {
 printf("hello world");
 return 0;
}

宏展開時的順序

宏的展開是在處理源碼時按照其出現(xiàn)位置進行的，如果宏定義有嵌套關(guān)系，也是層層進行展開，比如：

#include <stdio.h>

#define GREETING_NAME "wayou"
#define GREETING "hello," GREETING_NAME

int main() {
 printf(GREETING);
 return 0;
}

首先遇到 GREETING，將其展開成 GREETING_NAME "wayou"，然后發(fā)現(xiàn)另一個宏 GREETING_NAME，將其展開最后得到 "hello," "wayou"。所以編譯后的代碼為：

int main() {
 printf("hello," "wayou");
 return 0;
}

其展開的順序并不是宏定義時的順序，為了驗證，可將上面示例代碼中兩個宏的定義調(diào)換一下，得到：

-#define GREETING_NAME "wayou"
#define GREETING "hello," GREETING_NAME
+#define GREETING_NAME "wayou"

再次編譯查看產(chǎn)出，會發(fā)現(xiàn)沒有區(qū)別，也不會報 GREETING 中所依賴的 GREETING_NAME 找不到的錯。其實 #define 只是告訴編譯器定義了這么個宏，而具體的求值，則是使用宏的地方才開始的。

像下面這樣，當宏存在覆蓋時，會以新的為準，其結(jié)果為 37。

#define BUFSIZE 1020
#define TABLESIZE BUFSIZE
#undef BUFSIZE
#define BUFSIZE 37

Object-like 宏

Object-like 類型的宏看起來就像普通的數(shù)據(jù)對象，故名。多用于數(shù)字常量的情形下。且宏名一般使用全大寫形式方便識別。像上面示例中，都是 Object-like 的。

Function-like 宏

也可定義出使用時像是方法調(diào)用一樣的宏，這便是 Function-like 類型的宏。

#define lang_init() c_init()
lang_init()

// 編譯后
c_init()

函數(shù)類型的宏只在以方法調(diào)用形式使用時才會被展開，即名稱后加括號，否則會被忽略。當宏名和函數(shù)名重名時，這一策略就會顯得有用了，比如：

extern void foo(void);
#define foo() /* optimized inline version */
…
 foo();
 funcptr = foo;

這里 foo() 的調(diào)用會來自宏里面定義的那個函數(shù)，而 funcptr 會正確地指向函數(shù)地址，如果后者也被宏展開，則成了 funptr=foo() 顯然就不對了。

函數(shù)類型的宏在定義時需注意，宏名與后面括號不能有空格，否則就是普通的 Object-like 類型對象。

#define lang_init ()  c_init()
lang_init()

// 編譯后：
() c_init()()

宏的參數(shù)

函數(shù)類型的宏，可以像正常函數(shù)一樣指定入?yún)?，入?yún)⑿铻槎禾柗指艉戏ǖ?C 字面量。

#define min(X, Y) ((X) < (Y) ? (X) : (Y))
 x = min(a, b);     → x = ((a) < (b) ? (a) : (b));
 y = min(1, 2);     → y = ((1) < (2) ? (1) : (2));
 z = min(a + 28, *p);  → z = ((a + 28) < (*p) ? (a + 28) : (*p));

入?yún)⒅械睦ㄌ?/strong>

macro (array[x = y, x + 1])

 min (min (a, b), c)

min (((a) < (b) ? (a) : (b)), (c))

((((a) < (b) ? (a) : (b))) < (c)
 ? (((a) < (b) ? (a) : (b)))
 : (c))

min(, b)    → ((  ) < (b) ? (  ) : (b))
min(a, )    → ((a ) < ( ) ? (a ) : ( ))
min(,)     → ((  ) < ( ) ? (  ) : ( ))
min((,),)    → (((,)) < ( ) ? ((,)) : ( ))

min()   error→ macro "min" requires 2 arguments, but only 1 given
min(,,)  error→ macro "min" passed 3 arguments, but takes just 2

#define foo(x) x, "x"
foo(bar)    → bar, "x"

#define WARN_IF(EXP) \
do { if (EXP) \
    fprintf (stderr, "Warning: " #EXP "\n"); } \
while (0)
WARN_IF (x == 0);
   → do { if (x == 0)
      fprintf (stderr, "Warning: " "x == 0" "\n"); } while (0);

struct command
{
 char *name;
 void (*function) (void);
};

struct command commands[] =
{
 { "quit", quit_command },
 { "help", help_command },
 …
};

#define COMMAND(NAME) { #NAME, NAME ## _command }

struct command commands[] =
{
 COMMAND (quit),
 COMMAND (help),
 …
};

#define eprintf(…) fprintf (stderr, __VA_ARGS__)

eprintf ("%s:%d: ", input_file, lineno)

// 編譯后：
fprintf (stderr, "%s:%d: ", input_file, lineno)

#define eprintf(args…) fprintf (stderr, args)

#define eprintf(format, …) fprintf (stderr, format, __VA_ARGS__)

#define FOO 4
x = FOO;    → x = 4;
#undef FOO
x = FOO;    → x = FOO;

#define FOUR (2 + 2)
#define FOUR     (2  +  2)
#define FOUR (2 /* two */ + 2)

#define FOUR (2 + 2)
#define FOUR ( 2+2 ) // 空白位置不一樣 
#define FOUR (2 * 2) // 宏的內(nèi)容不一樣
#define FOUR(score,and,seven,years,ago) (2 + 2) // 入?yún)⒉灰粯?/pre>