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现代C++中的预处理宏

简介: 现代C++中的预处理宏 --徐东来 摘要:在C++从C继承的遗产中,预处理宏是其中的一部分。在现代C++的发展过程中,预处理宏是否还有意义?本文将讨论之。
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现代C++中的预处理宏

--徐东来

摘要:C++从C继承的遗产中,预处理宏是其中的一部分。在现代C++的发展过程中,预处理宏是否还有意义?本文将讨论之。

关键字:预处理 宏 #define #pragma

 

   C++中有那么多灵活的特性,例如重载、类型安全的模板、const关键字等等,为什么程序员还要写“#define”这样的预处理指令?

   典型的一个例子,大家都知道“const int a=100;”就比“#define a 100”要好,因为const提供类型安全、避免了预处理的意外修改等。

   然而,还是有一些理由让我们去使用#define。

一、使用预处理宏

1)   守护头文件

为了防止头文件被多次包含,这是一种常用技巧。

#ifndef MYPROG_X_H

#define MYPROG_X_H

// … 头文件x.h的其余部分

#endif

2)   使用预处理特性

在调试代码中,插入行号或编译时间这类信息通常很有用,可以使用预定义的标准宏,例如__FILE__、__LINE__、__DATE__和__TIME__。

3)   编译时期选择代码

A.  调试代码

选择性的输出一些调试信息:

void f()

{

#ifdef _DEBUG

   cerr<<”调试信息”<<endl;

#endif

// .. f()的其他部分

}

通常我们也可以用条件判断来代替:

void f()

{

   if(_DEBUG)

   {

   cerr<<”调试信息”<<endl;

}

// .. f()的其他部分

}

B.  特定平台代码

同一函数同一功能在不同的编译平台上可能有不同的表现形式,我们可以通过定义宏来区分不同的平台。

C.  不同的数据表示方式

<<深入浅出MFC>>这本书对MFC框架中宏的使用解析的很透彻,也让我们领略到宏的强大功能。可以参看DECLARE_MESSAGE_MAP(),

BEGIN_MESSAGE_MAP, END_MESSAGE_MAP的实现。

4)   #pragma的使用,例如用#pragma禁止掉无伤大雅的警告,用于可移植性的条件编译中。例如,

包含winsock2 lib文件:

#pragma comment(lib,ws2_32)

用如下预处理宏,可以使结构按1字结对齐:

#pragma pack(push)

#pragma pack(1)

// 结构定义

#pragma pack(pop)

      禁止掉某些警告信息:

#pragma warning( push )

#pragma warning( disable : 4705 )

#pragma warning( disable : 4706 )

#pragma warning( error : 164 )// 把164号警告作为错误报出

// Some code

#pragma warning( pop )

 

二、宏的常见陷阱

   下面示范如何写一个简单的预处理宏max();这个宏有两个参数,比较并返回其中较大的一个值。在写这样一个宏时,容易犯哪些错误?有四大易犯错误。

1)   不要忘记为参数加上括号

// 例1:括号陷阱一:参数

//

#define max(a, b) a < b ? b : a

例如:

max(i += 2, j)

展开后:

i += 2 < j ? j : i += 2

考虑运算符优先级和语言规则,实际上是:

i += ((2 < j) ? j : i += 2)

这种错误可能需要长时间的调试才可以发现。

2)   不要忘记为整个展开式加上括号

// 例2:括号陷阱二:展开式

//

#define max(a, b) (a) < (b) ? (b) : (a)

   例如:

   m = max(j, k) + 42;

   展开后为:

   m = (j) < (k) ? (j) : (k) + 42;

考虑运算符优先级和语言规则,实际上是:

   m = ((j) < (k)) ? (j) : ((k) + 42);

   如果j >= k, m被赋值k+42,正确;如果j < k, m被赋值j,是错误的。如果给展开式加上括号,就解决了这个问题。

3)   当心多参数运算

// 例3:多参数运算

//

#define max(a, b) ((a) < (b) ? (b) : (a))

max(++j, k);

   如果++j的结果大于k,j会递增两次,这可能不是程序员想要的:

((++j) < (k) ? (k) : (++j))

   类似的:

max(f(), pi)

展开后:

((f()) < (pi) ? (pi) : (f()))

如果f()的结果大于等于pi,f()会执行两次,这绝对缺乏效率,而且可能是错误的。

4)   名字冲突

宏只是执行文本替换,而不管文本在哪儿,这意味着只要使用宏,就要小心对这些宏命名。具体来说,这个max宏最大的问题是,极有可能会和标准的max()函数模板冲突:

// 例4:名字冲突

//

#define max(a,b) ((a) < (b) ? (b) : (a))

#include <algorithm> // 冲突!

<algorithm>中,有如下:

template<typename T> const T&

max(const T& a, const T& b);

宏将它替换为如下,将无法编译:

template<typename T> const T&

((const T& a) < (const T& b) ? (const T& b) : (const T& a));

所以,我们尽量避免命名的冲突,想出一个不平常的,难以拼写的名字,这样才能最大可能地避免与其他名字空间冲突。

 

宏的其他缺陷:

5)   宏不能递归

   容易理解。

6)   宏没有地址

你可能得到任何自由函数或成员函数的指针,但不可能得到一个宏的指针,因为宏没有地址。宏之所以没有地址,原因很显然===宏不是代码,宏不会以自身的形势存在,因为它是一种被美化了的文本替换规则。

7)   宏有碍调试

在编译器看到代码之前,宏就会修改相应的代码,因而,他会严重改变变量名称和其他名称;此外,在调试阶段,无法跟踪到宏的内部。

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就职于阿里云数据库团队,花名云智,高级技术专家。此前从事过8年左右的信息安全产品的研发,涉及运维安全、网络安全和数据库安全等方向。对开源软件和技术,分布式系统、数据库和安全领域感兴趣。当前致力于构建高可用、高可靠、安全、稳定、大规模的云数据库系统,为用户提供开箱即用的数据库服务。
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