C语言宏的高级应用

简介: 原文:C语言宏的高级应用关于#和##在C语言的宏中,#的功能是将其后面的宏参数进行字符串化操作(Stringfication),简单说就是在对它所引用的宏变量通过替换后在其左右各加上一个双引号。比如下面代码中的宏: #define WARN_IF(EXP) do{ ...
原文: C语言宏的高级应用

关于#和##在C语言的宏中,#的功能是将其后面的宏参数进行字符串化操作(Stringfication),简单说就是在对它所引用的宏变量通过替换后在其左右各加上一个双引号。比如下面代码中的宏:

#define WARN_IF(EXP)           
do{ 
     if (EXP)                 
         fprintf(stderr, "Warning: " #EXP "); 
} while(0)

 

那么实际使用中会出现下面所示的替换过程:

WARN_IF (divider == 0);被替换为
do {     
   if (divider == 0) 
      fprintf(stderr, "Warning" "divider == 0" ""); 
} while(0);

 

这样每次divider(除数)为0的时候便会在标准错误流上输出一个提示信息。

而##被称为连接符(concatenator),用来将两个Token连接为一个Token。注意这里连接的对象是Token就行,而不一定是宏的变量。比如你要做一个菜单项命令名和函数指针组成的结构体的数组,并且希望在函数名和菜单项命令名之间有直观的、名字上的关系。那么下面的代码就非常实用:

struct command { 
   char * name; 
   void (*function) (void); 
};
#define COMMAND(NAME) { 
    NAME, NAME ## _command 
}


// 然后你就用一些预先定义好的命令来方便的初始化一个command结构的数组了:

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

 

COMMAND宏在这里充当一个代码生成器的作用,这样可以在一定程度上减少代码密度,间接地也可以减少不留心所造成的错误。我们还可以n个##符号连接 n+1个Token,这个特性也是#符号所不具备的。比如:

#define LINK_MULTIPLE(a,b,c,d) a##_##b##_##c##_##d
typedef struct _record_type LINK_MULTIPLE
(name,company,position,salary);
// 这里这个语句将展开为: // typedef struct _record_type name_company_position_salary

 

关于...的使用

...在C宏中称为Variadic Macro,也就是变参宏。比如:

#define myprintf(templt,...) fprintf(stderr,templt,__VA_ARGS__)
// 或者
#define myprintf(templt,args...) fprintf(stderr,templt,args)

第一个宏中由于没有对变参起名,我们用默认的宏__VA_ARGS__来替代它。第二个宏中,我们显式地命名变参为args,那么我们在宏定义中就可以用 args来代指变参了。同C语言的stdcall一样,变参必须作为参数表的最有一项出现。当上面的宏中我们只能提供第一个参数templt时,C标准要 求我们必须写成:

myprintf(templt,);

的形式。这时的替换过程为:

myprintf("Error!",);
替换为:
fprintf(stderr,"Error!",);

这是一个语法错误,不能正常编译。这个问题一般有两个解决方法。首先,GNU CPP提供的解决方法允许上面的宏调用写成:

myprintf(templt);

而它将会被通过替换变成:

fprintf(stderr,"Error!",);

很明显,这里仍然会产生编译错误(非本例的某些情况下不会产生编译错误)。除了这种方式外,c99和GNU CPP都支持下面的宏定义方式:

#define myprintf(templt, ...) fprintf(stderr,templt, ##__VAR_ARGS__)

这时,##这个连接符号充当的作用就是当__VAR_ARGS__为空的时候,消除前面的那个逗号。那么此时的翻译过程如下:

myprintf(templt);
被转化为:
fprintf(stderr,templt);

这样如果templt合法,将不会产生编译错误。

错误的嵌套-Misnesting

宏的定义不一定要有完整的、配对的括号,但是为了避免出错并且提高可读性,最好避免这样使用。

由操作符优先级引起的问题-Operator Precedence Problem

由于宏只是简单的替换,宏的参数如果是复合结构,那么通过替换之后可能由于各个参数之间的操作符优先级高于单个参数内部各部分之间相互作用的操作符优先级,如果我们不用括号保护各个宏参数,可能会产生预想不到的情形。比如:

#define ceil_div(x, y) (x + y - 1) / y

那么

a = ceil_div( b & c, sizeof(int) );

将被转化为:

a = ( b & c   + sizeof(int) - 1) / sizeof(int); 
// 由于+/-的优先级高于&的优先级,那么上面式子等同于:
a = ( b & (c + sizeof(int) - 1)) / sizeof(int);

这显然不是调用者的初衷。为了避免这种情况发生,应当多写几个括号:

#define ceil_div(x, y) (((x) + (y) - 1) / (y))

消除多余的分号-Semicolon Swallowing

通常情况下,为了使函数模样的宏在表面上看起来像一个通常的C语言调用一样,通常情况下我们在宏的后面加上一个分号,比如下面的带参宏:

MY_MACRO(x);

但是如果是下面的情况:

#define MY_MACRO(x) { 
/* line 1 */
/* line 2 */
/* line 3 */
}
//...
if (condition()) MY_MACRO(a); else {...}

这样会由于多出的那个分号产生编译错误。为了避免这种情况出现同时保持MY_MACRO(x);的这种写法,我们需要把宏定义为这种形式:

#define MY_MACRO(x) do { /* line 1 */ /* line 2 */ /* line 3 */ } while(0)

这样只要保证总是使用分号,就不会有任何问题。

Duplication of Side Effects

这里的Side Effect是指宏在展开的时候对其参数可能进行多次Evaluation(也就是取值),但是如果这个宏参数是一个函数,那么就有可能被调用多次从而达到不一致的结果,甚至会发生更严重的错误。比如:

#define min(X,Y) ((X) > (Y) ? (Y) : (X))
//...
c = min(a,foo(b));

这时foo()函数就被调用了两次。为了解决这个潜在的问题,我们应当这样写min(X,Y)这个宏:

#define min(X,Y) ({ typeof (X) x_ = (X); typeof (Y) y_ = (Y); (x_ < y_) ? x_ : y_; })

({...})的作用是将内部的几条语句中最后一条的值返回,它也允许在内部声明变量(因为它通过大括号组成了一个局部Scope)

目录
相关文章
|
4月前
|
存储 算法 C语言
通义灵码在考研C语言和数据结构中的应用实践 1-5
通义灵码在考研C语言和数据结构中的应用实践,体验通义灵码的强大思路。《趣学C语言和数据结构100例》精选了五个经典问题及其解决方案,包括求最大公约数和最小公倍数、统计字符类型、求特殊数列和、计算阶乘和双阶乘、以及求斐波那契数列的前20项和。通过这些实例,帮助读者掌握C语言的基本语法和常用算法,提升编程能力。
129 4
|
2月前
|
IDE 编译器 开发工具
【C语言】全面系统讲解 `#pragma` 指令:从基本用法到高级应用
在本文中,我们系统地讲解了常见的 `#pragma` 指令,包括其基本用法、编译器支持情况、示例代码以及与传统方法的对比。`#pragma` 指令是一个强大的工具,可以帮助开发者精细控制编译器的行为,优化代码性能,避免错误,并确保跨平台兼容性。然而,使用这些指令时需要特别注意编译器的支持情况,因为并非所有的 `#pragma` 指令都能在所有编译器中得到支持。
181 41
【C语言】全面系统讲解 `#pragma` 指令:从基本用法到高级应用
|
2月前
|
存储 网络协议 编译器
【C语言】深入解析C语言结构体:定义、声明与高级应用实践
通过根据需求合理选择结构体定义和声明的放置位置,并灵活结合动态内存分配、内存优化和数据结构设计,可以显著提高代码的可维护性和运行效率。在实际开发中,建议遵循以下原则: - **模块化设计**:尽可能封装实现细节,减少模块间的耦合。 - **内存管理**:明确动态分配与释放的责任,防止资源泄漏。 - **优化顺序**:合理排列结构体成员以减少内存占用。
196 14
|
2月前
|
C语言
【C语言】全局搜索变量却找不到定义?原来是因为宏!
使用条件编译和 `extern` 来管理全局变量的定义和声明是一种有效的技术,但应谨慎使用。在可能的情况下,应该优先考虑使用局部变量、函数参数和返回值、静态变量或者更高级的封装技术(如结构体和类)来减少全局变量的使用。
52 5
|
3月前
|
存储 缓存 算法
在C语言中,数据结构是构建高效程序的基石。本文探讨了数组、链表、栈、队列、树和图等常见数据结构的特点、应用及实现方式
在C语言中,数据结构是构建高效程序的基石。本文探讨了数组、链表、栈、队列、树和图等常见数据结构的特点、应用及实现方式,强调了合理选择数据结构的重要性,并通过案例分析展示了其在实际项目中的应用,旨在帮助读者提升编程能力。
99 5
|
3月前
|
存储 程序员 编译器
C 语言数组与指针的深度剖析与应用
在C语言中,数组与指针是核心概念,二者既独立又紧密相连。数组是在连续内存中存储相同类型数据的结构,而指针则存储内存地址,二者结合可在数据处理、函数传参等方面发挥巨大作用。掌握它们的特性和关系,对于优化程序性能、灵活处理数据结构至关重要。
|
3月前
|
机器学习/深度学习 算法 数据挖掘
C语言在机器学习中的应用及其重要性。C语言以其高效性、灵活性和可移植性,适合开发高性能的机器学习算法,尤其在底层算法实现、嵌入式系统和高性能计算中表现突出
本文探讨了C语言在机器学习中的应用及其重要性。C语言以其高效性、灵活性和可移植性,适合开发高性能的机器学习算法,尤其在底层算法实现、嵌入式系统和高性能计算中表现突出。文章还介绍了C语言在知名机器学习库中的作用,以及与Python等语言结合使用的案例,展望了其未来发展的挑战与机遇。
78 1
|
3月前
|
并行计算 算法 测试技术
C语言因高效灵活被广泛应用于软件开发。本文探讨了优化C语言程序性能的策略,涵盖算法优化、代码结构优化、内存管理优化、编译器优化、数据结构优化、并行计算优化及性能测试与分析七个方面
C语言因高效灵活被广泛应用于软件开发。本文探讨了优化C语言程序性能的策略,涵盖算法优化、代码结构优化、内存管理优化、编译器优化、数据结构优化、并行计算优化及性能测试与分析七个方面,旨在通过综合策略提升程序性能,满足实际需求。
99 1
|
3月前
|
网络协议 物联网 数据处理
C语言在网络通信程序实现中的应用,介绍了网络通信的基本概念、C语言的特点及其在网络通信中的优势
本文探讨了C语言在网络通信程序实现中的应用,介绍了网络通信的基本概念、C语言的特点及其在网络通信中的优势。文章详细讲解了使用C语言实现网络通信程序的基本步骤,包括TCP和UDP通信程序的实现,并讨论了关键技术、优化方法及未来发展趋势,旨在帮助读者掌握C语言在网络通信中的应用技巧。
81 2
|
3月前
|
存储 C语言 计算机视觉
在C语言中指针数组和数组指针在动态内存分配中的应用
在C语言中,指针数组和数组指针均可用于动态内存分配。指针数组是数组的每个元素都是指针,可用于指向多个动态分配的内存块;数组指针则指向一个数组,可动态分配和管理大型数据结构。两者结合使用,灵活高效地管理内存。

热门文章

最新文章