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C語言宏定義使用技巧

寫好C語言，漂亮的宏定義很重要，使用宏定義可以防止出錯(cuò)，提高可移植性，可讀性，方便性等等。下面列舉一些成熟軟件中常用得宏定義。。。。。。
1，防止一個(gè)頭文件被重復(fù)包含
#ifndef COMDEF_H
#define COMDEF_H
//頭文件內(nèi)容
#endif
2，重新定義一些類型，防止由于各種平臺(tái)和編譯器的不同，而產(chǎn)生的類型字節(jié)數(shù)差異，方便移植。
typedef unsigned char boolean; /* Boolean value type. */
typedef unsigned long int uint32; /* Unsigned 32 bit value */
typedef unsigned short uint16; /* Unsigned 16 bit value */
typedef unsigned char uint8; /* Unsigned 8 bit value */
typedef signed long int int32; /* Signed 32 bit value */
typedef signed short int16; /* Signed 16 bit value */
typedef signed char int8; /* Signed 8 bit value */
//下面的不建議使用
typedef unsigned char byte; /* Unsigned 8 bit value type. */
typedef unsigned short word; /* Unsinged 16 bit value type. */
typedef unsigned long dword; /* Unsigned 32 bit value type. */
typedef unsigned char uint1; /* Unsigned 8 bit value type. */
typedef unsigned short uint2; /* Unsigned 16 bit value type. */
typedef unsigned long uint4; /* Unsigned 32 bit value type. */
typedef signed char int1; /* Signed 8 bit value type. */
typedef signed short int2; /* Signed 16 bit value type. */
typedef long int int4; /* Signed 32 bit value type. */
typedef signed long sint31; /* Signed 32 bit value */
typedef signed short sint15; /* Signed 16 bit value */
typedef signed char sint7; /* Signed 8 bit value */
3，得到指定地址上的一個(gè)字節(jié)或字
#define MEM_B( x ) ( *( (byte *) (x) ) )
#define MEM_W( x ) ( *( (word *) (x) ) )
4，求最大值和最小值
#define MAX( x, y ) ( ((x) > (y)) ? (x) : (y) )
#define MIN( x, y ) ( ((x) < (y)) ? (x) : (y) )
5，得到一個(gè)field在結(jié)構(gòu)體(struct)中的偏移量
#define FPOS( type, field ) \
/*lint -e545 */ ( (dword) &(( type *) 0)-> field ) /*lint +e545 */
6,得到一個(gè)結(jié)構(gòu)體中field所占用的字節(jié)數(shù)
#define FSIZ( type, field ) sizeof( ((type *) 0)->field )
7，按照LSB格式把兩個(gè)字節(jié)轉(zhuǎn)化為一個(gè)Word
#define FLIPW( ray ) ( (((word) (ray)[0]) * 256) + (ray)[1] )
8，按照LSB格式把一個(gè)Word轉(zhuǎn)化為兩個(gè)字節(jié)
#define FLOPW( ray, val ) \
(ray)[0] = ((val) / 256); \
(ray)[1] = ((val) & 0xFF)
9，得到一個(gè)變量的地址（word寬度）
#define B_PTR( var ) ( (byte *) (void *) &(var) )
#define W_PTR( var ) ( (word *) (void *) &(var) )
10，得到一個(gè)字的高位和低位字節(jié)
#define WORD_LO(***) ((byte) ((word)(***) & 255))
#define WORD_HI(***) ((byte) ((word)(***) >> 8))
11，返回一個(gè)比X大的最接近的8的倍數(shù)
#define RND8( x ) ((((x) + 7) / 8 ) * 8 )
12，將一個(gè)字母轉(zhuǎn)換為大寫
#define UPCASE( c ) ( ((c) >= 'a' && (c) <= 'z') ? ((c) - 0x20) : (c) )
13，判斷字符是不是10進(jìn)值的數(shù)字
#define DECCHK( c ) ((c) >= '0' && (c) <= '9')
14，判斷字符是不是16進(jìn)值的數(shù)字
#define HEXCHK( c ) ( ((c) >= '0' && (c) <= '9') ||\
((c) >= 'A' && (c) <= 'F') ||\
((c) >= 'a' && (c) <= 'f') )
15，防止溢出的一個(gè)方法
#define INC_SAT( val ) (val = ((val)+1 > (val)) ? (val)+1 : (val))
16，返回?cái)?shù)組元素的個(gè)數(shù)
#define ARR_SIZE( a ) ( sizeof( (a) ) / sizeof( (a[0]) ) )
17，返回一個(gè)無符號(hào)數(shù)n尾的值MOD_BY_POWER_OF_TWO(X,n)=X%(2^n)
#define MOD_BY_POWER_OF_TWO( val, mod_by ) \
( (dword)(val) & (dword)((mod_by)-1) )
18，對(duì)于IO空間映射在存儲(chǔ)空間的結(jié)構(gòu)，輸入輸出處理
#define inp(port) (*((volatile byte *) (port)))
#define inpw(port) (*((volatile word *) (port)))
#define inpdw(port) (*((volatile dword *)(port)))
#define outp(port, val) (*((volatile byte *) (port)) = ((byte) (val)))
#define outpw(port, val) (*((volatile word *) (port)) = ((word) (val)))
#define outpdw(port, val) (*((volatile dword *) (port)) = ((dword) (val)))
[2005-9-9添加]
19,使用一些宏跟蹤調(diào)試
A N S I標(biāo)準(zhǔn)說明了五個(gè)預(yù)定義的宏名。它們是：
_ L I N E _
_ F I L E _
_ D A T E _
_ T I M E _
_ S T D C _
如果編譯不是標(biāo)準(zhǔn)的，則可能僅支持以上宏名中的幾個(gè)，或根本不支持。記住編譯程序
也許還提供其它預(yù)定義的宏名。
_ L I N E _及_ F I L E _宏指令在有關(guān)# l i n e的部分中已討論，這里討論其余的宏名。
_ D AT E _宏指令含有形式為月/日/年的串，表示源文件被翻譯到代碼時(shí)的日期。
源代碼翻譯到目標(biāo)代碼的時(shí)間作為串包含在_ T I M E _中。串形式為時(shí)：分：秒。
如果實(shí)現(xiàn)是標(biāo)準(zhǔn)的，則宏_ S T D C _含有十進(jìn)制常量1。如果它含有任何其它數(shù)，則實(shí)現(xiàn)是
非標(biāo)準(zhǔn)的。
可以定義宏，例如:
當(dāng)定義了_DEBUG，輸出數(shù)據(jù)信息和所在文件所在行
#ifdef _DEBUG
#define DEBUGMSG(msg,date) printf(msg);printf(“%d%d%d”,date,_LINE_,_FILE_)
#else
#define DEBUGMSG(msg,date)
#endif
20，宏定義防止使用是錯(cuò)誤
用小括號(hào)包含。
例如：#define ADD(a,b) （a+b）
用do{}while(0)語句包含多語句防止錯(cuò)誤
例如：#difne DO(a,b) a+b;\
a++;
應(yīng)用時(shí)：if(….)
DO(a,b); //產(chǎn)生錯(cuò)誤
else

C語言中如何使用宏

C（和C++）中的宏（Macro）屬于編譯器預(yù)處理的范疇，屬于編譯期概念（而非運(yùn)行期概念）。下面對(duì)常遇到的宏的使用問題做了簡單總結(jié)。
宏使用中的常見的基礎(chǔ)問題
#符號(hào)和##符號(hào)的使用
...符號(hào)的使用
宏的解釋方法
我們能碰到的宏的使用
宏使用中的陷阱

常見的基礎(chǔ)性問題:

關(guān)于#和##
在C語言的宏中，#的功能是將其后面的宏參數(shù)進(jìn)行字符串化操作（Stringfication），簡單說就是在對(duì)它所引用的宏變量通過替換后在其左右各加上一個(gè)雙引號(hào)。比如下面代碼中的宏：
#define WARN_IF(EXP) \
do{ if (EXP) \
fprintf(stderr, "Warning: " #EXP "\n"); } \
while(0)
那么實(shí)際使用中會(huì)出現(xiàn)下面所示的替換過程：
WARN_IF (divider == 0);
被替換為
do {
if (divider == 0)
fprintf(stderr, "Warning" "divider == 0" "\n");
} while(0);
這樣每次divider（除數(shù)）為0的時(shí)候便會(huì)在標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤流上輸出一個(gè)提示信息。
而## 被稱為連接符（concatenator），用來將兩個(gè)Token連接為一個(gè)Token。注意這里連接的對(duì)象是Token就行，而不一定是宏的變量。比如你要做一個(gè)菜單項(xiàng)命令名和函數(shù)指針組成的結(jié)構(gòu)體的數(shù)組，并且希望在函數(shù)名和菜單項(xiàng)命令名之間有直觀的、名字上的關(guān)系。那么下面的代碼就非常實(shí)用：
struct command
{
char * name;
void (*function) (void);
};
#define COMMAND(NAME) { NAME, NAME ## _command }
// 然后你就用一些預(yù)先定義好的命令來方便的初始化一個(gè)command結(jié)構(gòu)的數(shù)組了：
struct command commands[] = {
COMMAND(quit),
COMMAND(help),
...
}
COMMAND宏在這里充當(dāng)一個(gè)代碼生成器的作用，這樣可以在一定程度上減少代碼密度，間接地也可以減少不留心所造成的錯(cuò)誤。我們還可以n個(gè)##符號(hào)連接 n+1個(gè)Token，這個(gè)特性也是#符號(hào)所不具備的。比如：
#define LINK_MULTIPLE(a,b,c,d) a##_##b##_##c##_##d
typedef struct _record_type LINK_MULTIPLE(name,company,position,salary);
// 這里這個(gè)語句將展開為：
// typedef struct _record_type name_company_position_salary;

關(guān)于...的使用
...在C宏中稱為Variadic Macro，也就是變參宏。比如：
#define myprintf(templt,...) fprintf(stderr,templt,__VA_ARGS__)
// 或者
#define myprintf(templt,args...) fprintf(stderr,templt,args)
第一個(gè)宏中由于沒有對(duì)變參起名，我們用默認(rèn)的宏__VA_ARGS__來替代它。第二個(gè)宏中，我們顯式地命名變參為args，那么我們?cè)诤甓x中就可以用 args來代指變參了。同C語言的stdcall一樣，變參必須作為參數(shù)表的最有一項(xiàng)出現(xiàn)。當(dāng)上面的宏中我們只能提供第一個(gè)參數(shù)templt時(shí)，C標(biāo)準(zhǔn)要求我們必須寫成：
myprintf(templt,);
的形式。這時(shí)的替換過程為：
myprintf("Error!\n",);
替換為：
fprintf(stderr,"Error!\n",);
這是一個(gè)語法錯(cuò)誤，不能正常編譯。這個(gè)問題一般有兩個(gè)解決方法。首先，GNU CPP提供的解決方法允許上面的宏調(diào)用寫成：
myprintf(templt);
而它將會(huì)被通過替換變成：
fprintf(stderr,"Error!\n",);
很明顯，這里仍然會(huì)產(chǎn)生編譯錯(cuò)誤（非本例的某些情況下不會(huì)產(chǎn)生編譯錯(cuò)誤）。除了這種方式外，c99和GNU CPP都支持下面的宏定義方式：
#define myprintf(templt, ...) fprintf(stderr,templt, ##__VAR_ARGS__)
這時(shí)，##這個(gè)連接符號(hào)充當(dāng)?shù)淖饔镁褪钱?dāng)__VAR_ARGS__為空的時(shí)候，消除前面的那個(gè)逗號(hào)。那么此時(shí)的翻譯過程如下：
myprintf(templt);
被轉(zhuǎn)化為：
fprintf(stderr,templt);
這樣如果templt合法，將不會(huì)產(chǎn)生編譯錯(cuò)誤。
宏是如何解釋的
宏在日常編程中的常見使用
宏使用中的陷阱
這里列出了一些宏使用中容易出錯(cuò)的地方，以及合適的使用方式。
錯(cuò)誤的嵌套－Misnesting
宏的定義不一定要有完整的、配對(duì)的括號(hào)，但是為了避免出錯(cuò)并且提高可讀性，最好避免這樣使用。
由操作符優(yōu)先級(jí)引起的問題－Operator Precedence Problem
由于宏只是簡單的替換，宏的參數(shù)如果是復(fù)合結(jié)構(gòu)，那么通過替換之后可能由于各個(gè)參數(shù)之間的操作符優(yōu)先級(jí)高于單個(gè)參數(shù)內(nèi)部各部分之間相互作用的操作符優(yōu)先級(jí)，如果我們不用括號(hào)保護(hù)各個(gè)宏參數(shù)，可能會(huì)產(chǎn)生預(yù)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) );
將被轉(zhuǎn)化為：
a = ( b & c + sizeof(int) - 1) / sizeof(int);
// 由于+/-的優(yōu)先級(jí)高于&的優(yōu)先級(jí)，那么上面式子等同于：
a = ( b & (c + sizeof(int) - 1)) / sizeof(int);
這顯然不是調(diào)用者的初衷。為了避免這種情況發(fā)生，應(yīng)當(dāng)多寫幾個(gè)括號(hào)：
define ceil_div(x, y) (((x) + (y) - 1) / (y))
消除多余的分號(hào)－Semicolon Swallowing
通常情況下，為了使函數(shù)模樣的宏在表面上看起來像一個(gè)通常的C語言調(diào)用一樣，通常情況下我們?cè)诤甑暮竺婕由弦粋€(gè)分號(hào)，比如下面的帶參宏：
MY_MACRO(x);
但是如果是下面的情況：
#define MY_MACRO(x) { \
/* line 1 */ \
/* line 2 */ \
/* line 3 */ }
//...
if (condition())
MY_MACRO(a);
else
{...}
這樣會(huì)由于多出的那個(gè)分號(hào)產(chǎn)生編譯錯(cuò)誤。為了避免這種情況出現(xiàn)同時(shí)保持MY_MACRO(x);的這種寫法，我們需要把宏定義為這種形式：
#define MY_MACRO(x) do {
/* line 1 */ \
/* line 2 */ \
/* line 3 */ } while(0)
這樣只要保證總是使用分號(hào)，就不會(huì)有任何問題。
Duplication of Side Effects
這里的Side Effect是指宏在展開的時(shí)候?qū)ζ鋮?shù)可能進(jìn)行多次Evaluation（也就是取值），但是如果這個(gè)宏參數(shù)是一個(gè)函數(shù)，那么就有可能被調(diào)用多次從而達(dá)到不一致的結(jié)果，甚至?xí)l(fā)生更嚴(yán)重的錯(cuò)誤。比如：
#define min(X,Y) ((X) > (Y) ? (Y) : (X))
//...
c = min(a,foo(b));
這時(shí)foo()函數(shù)就被調(diào)用了兩次。為了解決這個(gè)潛在的問題，我們應(yīng)當(dāng)這樣寫min(X,Y)這個(gè)宏：
#define min(X,Y) ({ \
typeof (X) x_ = (X); \
typeof (Y) y_ = (Y); \
(x_ < y_) ? x_ : y_; })
({...})的作用是將內(nèi)部的幾條語句中最后一條的值返回，它也允許在內(nèi)部聲明變量（因?yàn)樗ㄟ^大括號(hào)組成了一個(gè)局部Scope）。

posted on 2008-08-11 15:13 葉子閱讀(2624) 評(píng)論(0) 編輯收藏引用所屬分類: C\C++

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