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C语言带参数的宏定义

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”,这点和函数有些类似。

对带参数的宏,在展开过程中不仅要进行字符串替换,还要用实参去替换形参。

带参宏定义的一般形式为:

#define 宏名(形参列表) 字符串

在字符串中可以含有各个形参。

带参宏调用的一般形式为:
宏名(实参列表);
例如:
#define M(y) y*y+3*y  //宏定义
// TODO:
k=M(5);  //宏调用
在宏展开时,用实参 5 去代替形参 y,经预处理程序展开后的语句为k=5*5+3*5

【示例】输出两个数中较大的数。
#include <stdio.h>
#define MAX(a,b) (a>b) ? a : b
int main(){
    int x , y, max;
    printf("input two numbers: ");
    scanf("%d %d", &x, &y);
    max = MAX(x, y);
    printf("max=%d\n", max);
    return 0;
}
运行结果:
input two numbers: 10 20
max=20

程序第 2 行定义了一个带参数的宏,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 7 行max = MAX(x, y)为宏调用,实参 x、y 将用来代替形参 a、b。宏展开后该语句为:
max=(x>y) ? x : y;

对带参宏定义的说明

1) 带参宏定义中,形参之间可以出现空格,但是宏名和形参列表之间不能有空格出现。例如把:
#define MAX(a,b) (a>b)?a:b
写为:
#define MAX  (a,b)  (a>b)?a:b
将被认为是无参宏定义,宏名 MAX 代表字符串(a,b) (a>b)?a:b。宏展开时,宏调用语句:
max = MAX(x,y);
将变为:
max = (a,b)(a>b)?a:b(x,y);
这显然是错误的。

2) 在带参宏定义中,不会为形式参数分配内存,因此不必指明数据类型。而在宏调用中,实参包含了具体的数据,要用它们去替换形参,因此实参必须要指明数据类型。

这一点和函数是不同的:在函数中,形参和实参是两个不同的变量,都有自己的作用域,调用时要把实参的值传递给形参;而在带参数的宏中,只是符号的替换,不存在值传递的问题。

【示例】输入 n,输出 (n+1)^2 的值。
#include <stdio.h>
#define SQ(y) (y)*(y)
int main(){
    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:
input a number: 9
sq=100

第 2 行为宏定义,形参为 y。第 7 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传递给形参,而宏展开中对实参表达式不作计算,直接按照原样替换。

3) 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。例如上面的宏定义中 (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:
#include <stdio.h>
#define SQ(y) y*y
int main(){
    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: 9
sq=19

同样输入 9,但结果却是不一样的。问题在哪里呢?这是由于宏展开只是简单的符号替换的过程,没有任何其它的处理。宏替换后将得到以下语句:
sq=a+1*a+1;
由于 a 为 9,故 sq 的值为 19。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:
#include <stdio.h>
#define SQ(y) (y)*(y)
int main(){
    int a,sq;
    printf("input a number: ");
    scanf("%d", &a);
    sq = 200 / SQ(a+1);
    printf("sq=%d\n", sq);
    return 0;
}
与前面的代码相比,只是把宏调用语句改为:
sq = 200/SQ(a+1);
运行程序后,如果仍然输入 9,那么我们希望的结果为 2。但实际情况并非如此:
input a number: 9
sq=200

为什么会得这样的结果呢?分析宏调用语句,在宏展开之后变为:
sq=200/(a+1)*(a+1);
a 为 9 时,由于“/”和“*”运算符优先级和结合性相同,所以先计算 200/(9+1),结果为 20,再计算 20*(9+1),最后得到 200。

为了得到正确答案,应该在宏定义中的整个字符串外加括号:
#include <stdio.h>
#define SQ(y) ((y)*(y))
int main(){
    int a,sq;
    printf("input a number: ");
    scanf("%d", &a);
    sq = 200 / SQ(a+1);
    printf("sq=%d\n", sq);
    return 0;
}
由此可见,对于带参宏定义不仅要在参数两侧加括号,还应该在整个字符串外加括号。

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