C语言宏定义—无参数宏定义

 在Ｃ语言源程序中允许用一个标识符来表示一个字符串，称为“宏”。被定义为“宏”的标识符称为“宏名”。在编译预处理时，对程序中所有出现的“宏名”，都用宏定义中的字符串去代换，这称为“宏代换”或“宏展开”。

宏定义是由源程序中的宏定义命令完成的。宏代换是由预处理程序自动完成的。在Ｃ语言中，“宏”分为有参数和无参数两种。下面分别讨论这两种“宏”的定义和调用。

9.1.1无参宏定义

无参宏的宏名后不带参数。其定义的一般形式为：
    #define  标识符  字符串
其中的“#”表示这是一条预处理命令。凡是以“#”开头的均为预处理命令。“define”为宏定义命令。“标识符”为所定义的宏名。“字符串”可以是常数、表达式、格式串等。

在前面介绍过的符号常量的定义就是一种无参宏定义。此外，常对程序中反复使用的表达式进行宏定义。例如：
    #define M (y*y+3*y)
它的作用是指定标识符M来代替表达式(y*y+3*y)。在编写源程序时，所有的(y*y+3*y)都可由M代替，而对源程序作编译时，将先由预处理程序进行宏代换，即用(y*y+3*y)表达式去置换所有的宏名M，然后再进行编译。

【例9.1】
#define M (y*y+3*y)
main(){
  int s,y;
  printf("input a number:  ");
  scanf("%d",&y);
  s=3*M+4*M+5*M;
  printf("s=%d\n",s);
}

上例程序中首先进行宏定义，定义M来替代表达式(y*y+3*y),在s=3*M+4*M+5* M中作了宏调用。在预处理时经宏展开后该语句变为：
      s=3*(y*y+3*y)+4*(y*y+3*y)+5*(y*y+3*y);
但要注意的是，在宏定义中表达式(y*y+3*y)两边的括号不能少。否则会发生错误。如当作以下定义后：
    #difine M y*y+3*y
在宏展开时将得到下述语句：
    s=3*y*y+3*y+4*y*y+3*y+5*y*y+3*y；
这相当于：
    3y2+3y+4y2+3y+5y2+3y；
显然与原题意要求不符。计算结果当然是错误的。因此在作宏定义时必须十分注意。应保证在宏代换之后不发生错误。

对于宏定义还要说明以下几点：

宏定义是用宏名来表示一个字符串，在宏展开时又以该字符串取代宏名，这只是一种简单的代换，字符串中可以含任何字符，可以是常数，也可以是表达式，预处理程序对它不作任何检查。如有错误，只能在编译已被宏展开后的源程序时发现。

宏定义不是说明或语句，在行末不必加分号，如加上分号则连分号也一起置换。
宏定义必须写在函数之外，其作用域为宏定义命令起到源程序结束。如要终止其作用域可使用# undef命令。
例如：
    #define PI 3.14159
    main()
    {
      ……
    }
    #undef PI

   f1()
   {
      ……
    }

表示PI只在main函数中有效，在f1中无效。

宏名在源程序中若用引号括起来，则预处理程序不对其作宏代换。
【例9.2】
#define OK 100
main()
{
  printf("OK");
  printf("\n");
}

上例中定义宏名OK表示100，但在printf语句中OK被引号括起来，因此不作宏代换。程序的运行结果为：OK这表示把“OK”当字符串处理。

宏定义允许嵌套，在宏定义的字符串中可以使用已经定义的宏名。在宏展开时由预处理程序层层代换。
例如：
    #define PI 3.1415926
    #define S PI*y*y          /* PI是已定义的宏名*/
对语句：
    printf("%f",S);
在宏代换后变为：
    printf("%f",3.1415926*y*y);

习惯上宏名用大写字母表示，以便于与变量区别。但也允许用小写字母。
可用宏定义表示数据类型，使书写方便。
例如：
    #define STU struct stu
在程序中可用STU作变量说明：
    STU body[5],*p;
    #define INTEGER int
在程序中即可用INTEGER作整型变量说明：
    INTEGER a,b;
应注意用宏定义表示数据类型和用typedef定义数据说明符的区别。

宏定义只是简单的字符串代换，是在预处理完成的，而typedef是在编译时处理的，它不是作简单的代换，而是对类型说明符重新命名。被命名的标识符具有类型定义说明的功能。请看下面的例子：
    #define PIN1 int *
    typedef (int *) PIN2;
从形式上看这两者相似， 但在实际使用中却不相同。

下面用PIN1，PIN2说明变量时就可以看出它们的区别：
    PIN1 a,b;在宏代换后变成:
    int *a,b;
表示a是指向整型的指针变量，而b是整型变量。然而：
    PIN2 a,b;
表示a,b都是指向整型的指针变量。因为PIN2是一个类型说明符。由这个例子可见，宏定义虽然也可表示数据类型， 但毕竟是作字符代换。在使用时要分外小心，以避出错。

对“输出格式”作宏定义，可以减少书写麻烦。
【例9.3】中就采用了这种方法。
#define P printf
#define D "%d\n"
#define F "%f\n"
main(){
  int a=5, c=8, e=11;
  float b=3.8, d=9.7, f=21.08;
  P(D F,a,b);
  P(D F,c,d);
  P(D F,e,f);
}