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C语言#define宏定义的用法（非常详细）

#define 是 C语言里的一种预处理指令，用于定义宏（macro）。

所谓宏，可以简单理解成是一种“查找并替换”的工具，它可以让 C语言预处理器（preprocessor）在编译之前将代码中的某些标识符替换为指定的内容。

C语言程序里定义的宏，可以是简单的常量，也可以是带参数的复杂表达式，它的主要作用包括：

#define的基本用法

#define 的基本形式如下：

#define 宏名 替换文本

注意：#define 指令必须单独占一行，以#开头，且通常放在文件顶部或头文件中。

与变量不同，宏没有类型检查，完全是文本替换，因此使用时需要格外小心。


【实例 1】最简单的用法是用 #define 定义常量。例如： 
#include <stdio.h>

#define PI 3.14159

int main() {
    float radius = 5.0;
    float area = PI * radius * radius;
    printf("Area of circle = %.2f\n", area);
    return 0;
}

输出结果为：

Area of circle = 78.54

在这个例子中，PI 被定义为 3.14159，在代码中任何出现 PI 的地方都会被替换为这个值。相比直接使用 3.14159，宏定义让代码更具可读性，且便于修改。
 

【实例 2】#define 还可以定义带参数的宏，类似于函数，但它是纯文本替换。例如，定义一个计算平方的宏： 
#include <stdio.h>

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

int main() {
    int num = 4;
    printf("Square of %d = %d\n", num, SQUARE(num));
    printf("Square of 5 = %d\n", SQUARE(5));
    return 0;
}

输出结果：

Square of 4 = 16
Square of 5 = 25

在这里，SQUARE(x) 定义了一个宏，x 是参数，替换时会将 x 替换为实际传入的值。注意，我们在定义中加了括号 ((x) * (x))，这是为了避免运算优先级问题。例如，如果写成 x * x，使用 SQUARE(2 + 3) 会展开为 2 + 3 * 2 + 3（结果为 11），而不是预期的 (2 + 3) * (2 + 3)（25）。


【实例 3】如果替换文本较长，可以用续行符 \ 将宏定义拆成多行。例如： 
#include <stdio.h>

#define PRINT_MESSAGE(name) \
    printf("Hello, %s!\n", name); \
    printf("Welcome to C programming.\n")

int main() {
    PRINT_MESSAGE("Alice");
    return 0;
}

输出结果：

Hello, Alice!
Welcome to C programming.

续行符 \ 表示宏定义未结束，下一行仍属于同一宏。注意，每行末尾需加分号（如果需要），因为宏本身不会自动添加。


【实例 4】#define 常与 #ifdef、#ifndef 等指令配合，用于条件编译。例如，定义调试开关： 
#include <stdio.h>
#define DEBUG 1  // 定义调试开关，设为 1 表示启用

int main() {
    int x = 10;
#ifdef DEBUG
    printf("Debug: x = %d\n", x);
#endif
    printf("Program running...\n");
    return 0;
}

输出结果：

Debug: x = 10
Program running...

如果将 #define DEBUG 1 改为 #undef DEBUG 或注释掉，调试信息将不会编译进程序。这种用法在开发和调试时非常实用。


【实例 5】宏可以定义复杂的表达式，例如比较大小的宏：

#include <stdio.h>

#define MAX(a, b) ((a) > (b) ? (a) : (b))

int main() {
    int x = 7, y = 12;
    printf("Max of %d and %d = %d\n", x, y, MAX(x, y));
    return 0;
}

输出结果：

Max of 7 and 12 = 12

这里，MAX(a, b) 使用三元运算符比较 a 和 b，并返回较大值。括号确保了参数的正确计算顺序。

#和##

#define 支持两个特殊运算符：# 和 ##。

1) #运算符：字符串化

# 将参数转换为字符串。例如：

#include <stdio.h>

#define STR(x) #x

int main() {
    printf("%s\n", STR(hello));
    return 0;
}

输出结果：

hello

STR(hello) 被替换为 "hello"，#x 将参数 x 变成了字符串。

2) ##运算符：连接符

## 将两个标识符连接成一个。例如：

#include <stdio.h>

#define CONCAT(a, b) a##b

int main() {
    int xy = 123;
    printf("%d\n", CONCAT(x, y));
    return 0;
}

输出结果：

123

CONCAT(x, y) 被替换为 xy，直接访问变量 xy。

宏与函数的对比

带参数的宏看起来像函数，但有本质区别：
 

特性 宏 函数
执行方式 文本替换，编译时处理 运行时调用
类型检查 无 有
性能 无函数调用开销，可能更快 有调用开销
代码体积 替换后可能变大 保持较小


例如，SQUARE(x) 比函数更快，但缺乏类型安全，复杂逻辑时容易出错。

宏的使用注意事项

使用 #define 时需注意以下问题：
 

问题 说明
括号缺失 不加括号可能导致运算优先级错误，如 #define SQUARE(x) x * x。
副作用 参数重复使用可能引发问题，如 SQUARE(a++) 会展开为 a++ * a++。
滥用 复杂逻辑用宏会降低可读性，建议用函数替代。


错误示例：

#define BAD_SQUARE(x) x * x
int a = 3;
int result = BAD_SQUARE(a + 1);  // 展开为 3 + 1 * 3 + 1 = 7（应为 16）

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