現(xiàn)代C++中的預(yù)處理宏
--徐東來
摘要：在C++從C繼承的遺產(chǎn)中，預(yù)處理宏是其中的一部分。在現(xiàn)代C++的發(fā)展過程中，預(yù)處理宏是否還有意義？本文將討論之。
關(guān)鍵字：預(yù)處理 宏 #define #pragma
C++中有那么多靈活的特性，例如重載、類型安全的模板、const關(guān)鍵字等等，為什么程序員還要寫“#define”這樣的預(yù)處理指令？
典型的一個(gè)例子，大家都知道“const int a=100;”就比“#define a 100”要好，因?yàn)閏onst提供類型安全、避免了預(yù)處理的意外修改等。
然而，還是有一些理由讓我們?nèi)ナ褂?define。
一、使用預(yù)處理宏
1） 守護(hù)頭文件
為了防止頭文件被多次包含，這是一種常用技巧。
#ifndef MYPROG_X_H
#define MYPROG_X_H
// … 頭文件x.h的其余部分
#endif
2） 使用預(yù)處理特性
在調(diào)試代碼中，插入行號(hào)或編譯時(shí)間這類信息通常很有用，可以使用預(yù)定義的標(biāo)準(zhǔn)宏，例如__FILE__、__LINE__、__DATE__和__TIME__。
3） 編譯時(shí)期選擇代碼
A. 調(diào)試代碼
選擇性的輸出一些調(diào)試信息：
void f()
{
#ifdef _DEBUG
cerr<<”調(diào)試信息”<<endl;
#endif
// .. f()的其他部分
}
通常我們也可以用條件判斷來代替：
void f()
{
if(_DEBUG)
{
cerr<<”調(diào)試信息”<<endl;
}
// .. f()的其他部分
}
B. 特定平臺(tái)代碼
同一函數(shù)同一功能在不同的編譯平臺(tái)上可能有不同的表現(xiàn)形式，我們可以通過定義宏來區(qū)分不同的平臺(tái)。
C. 不同的數(shù)據(jù)表示方式
<<深入淺出MFC>>這本書對(duì)MFC框架中宏的使用解析的很透徹，也讓我們領(lǐng)略到宏的強(qiáng)大功能。可以參看DECLARE_MESSAGE_MAP(),
BEGIN_MESSAGE_MAP, END_MESSAGE_MAP的實(shí)現(xiàn)。
4） #pragma的使用，例如用#pragma禁止掉無傷大雅的警告，用于可移植性的條件編譯中。例如，
包含winsock2 lib文件：
#pragma comment(lib,”ws2_32”)
用如下預(yù)處理宏，可以使結(jié)構(gòu)按1字結(jié)對(duì)齊：
#pragma pack(push)
#pragma pack(1)
// … 結(jié)構(gòu)定義
#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號(hào)警告作為錯(cuò)誤報(bào)出
// Some code
#pragma warning( pop )
二、宏的常見陷阱
下面示范如何寫一個(gè)簡單的預(yù)處理宏max()；這個(gè)宏有兩個(gè)參數(shù)，比較并返回其中較大的一個(gè)值。在寫這樣一個(gè)宏時(shí)，容易犯哪些錯(cuò)誤？有四大易犯錯(cuò)誤。
1） 不要忘記為參數(shù)加上括號(hào)
// 例1：括號(hào)陷阱一：參數(shù)
//
#define max(a, b) a < b ? b : a
例如：
max(i += 2, j)
展開后：
i += 2 < j ? j : i += 2
考慮運(yùn)算符優(yōu)先級(jí)和語言規(guī)則，實(shí)際上是：
i += ((2 < j) ? j : i += 2)
這種錯(cuò)誤可能需要長時(shí)間的調(diào)試才可以發(fā)現(xiàn)。
2） 不要忘記為整個(gè)展開式加上括號(hào)
// 例2：括號(hào)陷阱二：展開式
//
#define max(a, b) (a) < (b) ? (b) : (a)
例如：
m = max(j, k) + 42;
展開后為：
m = (j) < (k) ? (j) : (k) + 42;
考慮運(yùn)算符優(yōu)先級(jí)和語言規(guī)則，實(shí)際上是：
m = ((j) < (k)) ? (j) : ((k) + 42);
如果j >= k, m被賦值k+42,正確；如果j < k, m被賦值j,是錯(cuò)誤的。如果給展開式加上括號(hào)，就解決了這個(gè)問題。
3） 當(dāng)心多參數(shù)運(yùn)算
// 例3：多參數(shù)運(yùn)算
//
#define max(a, b) ((a) < (b) ? (b) : (a))
max(++j, k);
如果++j的結(jié)果大于k，j會(huì)遞增兩次，這可能不是程序員想要的：
((++j) < (k) ? (k) : (++j))
類似的：
max(f(), pi)
展開后：
((f()) < (pi) ? (pi) : (f()))
如果f()的結(jié)果大于等于pi，f()會(huì)執(zhí)行兩次，這絕對(duì)缺乏效率，而且可能是錯(cuò)誤的。
4） 名字沖突
宏只是執(zhí)行文本替換，而不管文本在哪兒，這意味著只要使用宏，就要小心對(duì)這些宏命名。具體來說，這個(gè)max宏最大的問題是，極有可能會(huì)和標(biāo)準(zhǔn)的max()函數(shù)模板沖突：
// 例4：名字沖突
//
#define max(a,b) ((a) < (b) ? (b) : (a))
#include <algorithm> // 沖突!
在<algorithm>中，有如下：
template<typename T> const T&
max(const T& a, const T& b);
宏將它替換為如下，將無法編譯：
template<typename T> const T&
((const T& a) < (const T& b) ? (const T& b) : (const T& a));
所以，我們盡量避免命名的沖突，想出一個(gè)不平常的，難以拼寫的名字，這樣才能最大可能地避免與其他名字空間沖突。
宏的其他缺陷：
5） 宏不能遞歸
容易理解。
6） 宏沒有地址
你可能得到任何自由函數(shù)或成員函數(shù)的指針，但不可能得到一個(gè)宏的指針，因?yàn)楹隂]有地址。宏之所以沒有地址，原因很顯然===宏不是代碼，宏不會(huì)以自身的形勢(shì)存在，因?yàn)樗且环N被美化了的文本替換規(guī)則。
7） 宏有礙調(diào)試
在編譯器看到代碼之前，宏就會(huì)修改相應(yīng)的代碼，因而，他會(huì)嚴(yán)重改變變量名稱和其他名稱；此外，在調(diào)試階段，無法跟蹤到宏的內(nèi)部。