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C 语言宏定义

#define 叫做宏定义命令，它也是 C 语言预处理命令的一种。所谓宏定义，就是用一个标识符来表示一个字符串，如果在后面的代码中出现了该标识符，那么就全部替换成指定的字符串。

我们先通过一个例子来看一下 #define 的用法：

#include <stdio.h>

#define N 100

int main(){
    int sum = 20 + N;
    printf("%d\n", sum);
    return 0;
}

运行结果：
120

注意第 6 行代码int sum = 20 + N，N被100代替了。

#define N 100就是宏定义，N为宏名，100是宏的内容（宏所表示的字符串）。在预处理阶段，对程序中所有出现的“宏名”，预处理器都会用宏定义中的字符串去代换，这称为“宏替换”或“宏展开”。

宏定义是由源程序中的宏定义命令#define完成的，宏替换是由预处理程序完成的。

宏定义的一般形式为：

#define  宏名  字符串

#表示这是一条预处理命令，所有的预处理命令都以 # 开头。宏名是标识符的一种，命名规则和变量相同。字符串可以是数字、表达式、if 语句、函数等。

这里所说的字符串是一般意义上的字符序列，不要和C语言中的字符串等同，它不需要双引号。

程序中反复使用的表达式就可以使用宏定义，例如：

#define M (n*n+3*n)

它的作用是指定标识符M来表示(y*y+3*y)这个表达式。在编写代码时，所有出现 (y*y+3*y) 的地方都可以用 M 来表示，而对源程序编译时，将先由预处理程序进行宏代替，即用 (y*y+3*y) 去替换所有的宏名 M，然后再进行编译。

将上面的例子补充完整：

#include <stdio.h>

#define M (n*n+3*n)

int main(){
    int sum, n;
    printf("Input a number: ");
    scanf("%d", &n);
    sum = 3*M+4*M+5*M;
    printf("sum=%d\n", sum);
    return 0;
}

运行结果：
Input a number: 10↲
sum=1560

程序的开头首先定义了一个宏 M，它表示 (n*n+3*n) 这个表达式。在 9 行代码中使用了宏 M，预处理程序将它展开为下面的语句：

sum=3*(n*n+3*n)+4*(n*n+3*n)+5*(n*n+3*n);

需要注意的是，在宏定义中表达式(n*n+3*n)两边的括号不能少，否则在宏展开以后可能会产生歧义。下面是一个反面的例子：

#difine M n*n+3*n

在宏展开后将得到下述语句：

s=3*n*n+3*n+4*n*n+3*n+5*n*n+3*n;

这相当于：

3n²+3n+4n²+3n+5n²+3n

这显然是不正确的。所以进行宏定义时要注意，应该保证在宏替换之后不发生歧义。

对 #define 用法的几点说明

1) 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，这只是一种简单粗暴的替换。字符串中可以含任何字符，它可以是常数、表达式、if 语句、函数等，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。

2) 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替换。

3) 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

int main(){
    // Code
    return 0;
}

#undef PI

void func(){
    // Code
}

表示 PI 只在 main() 函数中有效，在 func() 中无效。

4) 代码中的宏名如果被引号包围，那么预处理程序不对其作宏代替，例如：

#include <stdio.h>
#define OK 100
int main(){
    printf("OK\n");
    return 0;
}

运行结果：
OK

该例中定义宏名 OK 表示 100，但在 printf 语句中 OK 被引号括起来，因此不作宏替换，而作为字符串处理。

5) 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);

6) 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。

7) 可用宏定义表示数据类型，使书写方便。例如：

#define UINT unsigned int

在程序中可用 UINT 作变量说明：

UINT 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替换，由预处理器来处理；而 typedef 是在编译阶段由编译器处理的，它并不是简单的字符串替换，而给原有的数据类型起一个新的名字，将它作为一种新的数据类型。

请看下面的例子：

#define PIN1 int *
typedef int *PIN2;  //也可以写作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 是一个新的、完整的数据类型。由这个例子可见，宏定义虽然也可表示数据类型，但毕竟只是简单的字符串替换。在使用时要格外小心，以避出错。

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