C语言宏用法总结

目录

1. 宏定义
   1.1 宏常量
   1.2 宏语句
   1.3 宏函数
   1.4 带参数宏定义
2. 运算符
   2.1 #运算符
   2.2 ##运算符
3. 可变宏
   3.1 基本定义
   3.2 空参数处理
   3.3 注意事项
4. 预定义宏与高级技巧
   4.1 预定义宏
   4.2 条件编译
   4.3 调试技巧
   4.4 替代方案

1. 宏定义

1.1 宏常量

• 不带参数

  #define PI 3.14
  

• 带参数

  #define SQUARE(x) ((x) * (x))
  

1.2 宏语句

• 不带参数

  #define LOG_HELLO printf("hello")
  

• 带参数

  #define LOG_MSG(x) printf("%s\n", x)
  

1.3 宏函数

• 格式规范
  使用 do { ... } while(0) 避免语法问题：

  #define SAFE_CALL(x) do { func(x); cleanup(); } while(0)
  

1.4 带参数宏定义

• 核心规则
  • 参数替换为符号，无类型检查
  • 宏名与括号间不能有空格
• 与函数的区别

2. 运算符

2.1 # 运算符

• 作用：将参数转换为字符串

  #define STR(x) #x
  STR(hello) // 展开为 "hello"
  

2.2 ## 运算符

• 作用：强制拼接标识符

  #define CONCAT(a, b) a##b
  CONCAT(var, 1) // 展开为 var1
  

• 必要性
  • 直接拼接 xy 会保留空格，## 确保合并为单一标识符

3. 可变宏

3.1 基本定义

#define LOG(fmt, ...) printf(fmt, __VA_ARGS__)
LOG("Value: %d", 42); // 展开为 printf("Value: %d", 42)

3.2 空参数处理

3.3 注意事项

1. 参数顺序：... 必须位于参数列表末尾
2. 编译器兼容性
   • GCC：支持 ##__VA_ARGS__
   • MSVC：需启用 /Zc:preprocessor
3. 类型安全：需手动匹配格式化字符串与参数类型

4. 预定义宏与高级技巧

4.1 预定义宏

• 编译器内置宏：
  用于获取编译环境或代码位置信息：

  printf("File: %s, Line: %d\n", __FILE__, __LINE__);   // 输出当前文件和行号
  printf("Compiled on: %s %s\n", __DATE__, __TIME__);   // 输出编译日期和时间
  

4.2 条件编译与宏结合

• 根据宏定义选择代码路径：

  #define DEBUG 1
  #if DEBUG
    #define LOG(x) printf("[DEBUG] %s\n", x)
  #else
    #define LOG(x) (void)0
  #endif
  

• 检查宏是否存在：

  #ifdef PI
    // PI已定义时执行
  #else
    #define PI 3.14
  #endif
  

4.3 宏调试技巧

• 查看宏展开结果：
  使用编译器选项（如GCC的-E）输出预处理后的代码：

  gcc -E source.c -o source.i
  

• 静态断言（C11）：
  结合宏实现编译时检查：

  #define STATIC_ASSERT(cond) _Static_assert(cond, #cond)
  STATIC_ASSERT(sizeof(int) == 4); // 若int不为4字节则编译失败
  

4.4 宏的替代方案

• 内联函数：
  避免宏的副作用，支持类型检查：

  static inline int square(int x) { return x * x; }
  

• 泛型选择（C11）：
  使用_Generic替代宏实现泛型逻辑：

  #define TYPE_NAME(x) _Generic((x), \
    int: "int", double: "double", default: "unknown")
  

补充：宏的常见陷阱与最佳实践

1. 多次求值问题：
   避免在宏参数中使用自增/自减操作：

   #define SQUARE(x) ((x) * (x))
   int a = 5;
   SQUARE(a++); // 展开为 (a++) * (a++) → 结果不可预测！
   

2. 参数未括号化：
   宏参数需用括号包裹以防止运算符优先级问题：

   #define ADD(x, y) x + y       // 错误：ADD(1, 2)*3 → 1 + 2*3
   #define SAFE_ADD(x, y) ((x) + (y)) // 正确
   

3. 命名冲突与作用域管理：

   • 使用#undef释放不再需要的宏：

     #define TEMP_MACRO 42
     // 使用后释放
     #undef TEMP_MACRO
     

   • 在局部作用域内定义宏（通过#pragma push_macro/pop_macro，部分编译器支持）。