C語言宏定義

宏定義是預處理命令的一種，它允許用一個標識符來表示一個字符串。先看一個例子：

#include <stdio.h>

#define N 100

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

運行結果：
120

該示例中的語句int sum = 20 + N;，N被100代替了。

#define N 100就是宏定義，N為宏名，100是宏的內容。在編譯預處理時，對程序中所有出現的“宏名”，都用宏定義中的字符串去代換，這稱為“宏代換”或“宏展開”。

宏定義是由源程序中的宏定義命令#define完成的，宏代換是由預處理程序完成的。

宏定義的一般形式為：

#define  宏名  字符串

#表示這是一條預處理命令，所有的預處理命令都以#開頭。define是預處理命令。宏名是標識符的一種，命名規則和標識符相同。字符串可以是常數、表達式等。

這裡所說的字符串是一般意義上的字符序列，不要和C語言中的字符串等同，它不需要雙引號。

程序中反復使用的表達式就可以使用宏定義，例如：

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

它的作用是指定標識符M來代替表達式(y*y+3*y)。在編寫源程序時，所有的(y*y+3*y)都可由M代替，而對源程序編譯時，將先由預處理程序進行宏代換，即用(y*y+3*y)表達式去替換所有的宏名M，然後再進行編譯。

將上面的例子補充完整：

#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", n);
    return 0;
}

運行結果：
Input a number: 10↙
sum=1560

上面的程序中首先進行宏定義，定義M來替代表達式(n*n+3*n)，在sum=3*M+4*M+5*M中作了宏調用。在預處理時經宏展開後該語句變為：

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

需要注意的是，在宏定義中表達式(n*n+3*n)兩邊的括號不能少，否則會發生錯誤。如當作以下定義後：

#difine M n*n+3*n

在宏展開時將得到下述語句：

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

這相當於： 3n²+3n+4n²+3n+5n²+3n 這顯然是不正確的。所以進行宏定義時要注意，應該保證在宏代換之後不發生錯誤。

對宏定義的幾點說明

1) 宏定義是用宏名來表示一個字符串，在宏展開時又以該字符串取代宏名，這只是一種簡單的替換。字符串中可以含任何字符，可以是常數，也可以是表達式，預處理程序對它不作任何檢查，如有錯誤，只能在編譯已被宏展開後的源程序時發現。

2) 宏定義不是說明或語句，在行末不必加分號，如加上分號則連分號也一起替換。

3) 宏定義必須寫在函數之外，其作用域為宏定義命令起到源程序結束。如要終止其作用域可使用#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函數中有效，在func中無效。

4) 宏名在源程序中若用引號括起來，則預處理程序不對其作宏代換，例如：

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

運行結果：
OK

該例中定義宏名OK表示100，但在 printf 語句中 OK 被引號括起來，因此不作宏代換，而作為字符串處理。

5) 宏定義允許嵌套，在宏定義的字符串中可以使用已經定義的宏名，在宏展開時由預處理程序層層代換。例如：

#define PI 3.1415926
#define S PI*y*y    /* PI是已定義的宏名*/

對語句：

printf("%f", S);

在宏代換後變為：

printf("%f", 3.1415926*y*y);

6) 習慣上宏名用大寫字母表示，以便於與變量區別。但也允許用小寫字母。

7) 可用宏定義表示數據類型，使書寫方便。例如：

#define UINT unsigned int

在程序中可用UINT作變量說明：

UINT a, b;

應注意用宏定義表示數據類型和用typedef定義數據說明符的區別。宏定義只是簡單的字符串代換，是在預處理完成的，而typedef是在編譯時處理的，它不是作簡單的代換，而是對類型說明符重新命名。被命名的標識符具有類型定義說明的功能。

請看下面的例子：

#define PIN1 int *
typedef (int *) PIN2;

從形式上看這兩者相似， 但在實際使用中卻不相同。

下面用PIN1，PIN2說明變量時就可以看出它們的區別：

PIN1 a,b;

在宏代換後變成：

int *a,b;

表示a是指向整型的指針變量，而b是整型變量。然而：

PIN2 a,b;

表示a、b都是指向整型的指針變量。因為PIN2是一個類型說明符。由這個例子可見，宏定義雖然也可表示數據類型， 但畢竟是作字符代換。在使用時要分外小心，以避出錯。