C語言深入分析函數與宏的使用

2022-04-15 19:00:27

一、函數與宏

宏是由前處理器直接替換展開的，編譯器不知道宏的存在
函數是由編譯器直接編譯的實體，呼叫行為由編譯器決定
多次使用宏會導致最終可執行程式的體積增大
函數是跳轉執行的，記憶體中只有一份函數體存在
宏的效率比函數要高，因為是直接展開，無呼叫開銷
函數呼叫時會建立活動記錄，效率不如宏

下面看一個函數與宏的範例，先看這個程式：

#include <stdio.h>
 
#define RESET(p, len)          
    while( len > 0 )           
        ((char*)p)[--len] = 0
 
void reset(void* p, int len)
{
    while( len > 0 ) 
        ((char*)p)[--len] = 0;
}
 
int main()
{
    int array[] = {1, 2, 3, 4, 5};
    int len = sizeof(array);
    int i = 0;
    
    RESET(array, len);
    
    for(i=0; i<5; i++)
    {
        printf("array[%d] = %dn", i, array[i]);
    }
    
    return 0;
}

輸出結果如下：

但是如果我們這麼寫，RESET(6, len); 程式直接出現段錯誤，都沒有給出警告：

而我們使用函數 reset(6, len); 時，則會出現警告：

所以說能用函數實現的功能就儘可能的不使用宏。

宏的效率比函數稍高，但是其副作用巨大
宏是文字替換，引數無法進行型別檢查
可以用函數完成的功能絕對不用宏
宏的定義中不能出現遞迴定義

下面看一個宏的副作用的程式碼：

#include <stdio.h>
 
#define _ADD_(a, b) a + b
#define _MUL_(a, b) a * b
#define _MIN_(a, b) ((a) < (b) ? (a) : (b))
 
int main()
{
    int i = 1;
    int j = 10;
    
    printf("%dn", _MUL_(_ADD_(1, 2), _ADD_(3, 4)));
    printf("%dn", _MIN_(i++, j));
    
    return 0;
}

輸出結果如下：

按理說輸出結果應該是 21 和 1 ，為什麼是 11 和 2 呢？下面進行單步偵錯，輸入 gcc -E test.c -o test.i ，得到 test.i 檔案，部分結果如下：

這樣就能解釋了。

二、宏的妙用

用於生成一些常規性的程式碼
封裝函數，加上型別資訊

下面看一個宏的妙用的範例：

#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
 
#define MALLOC(type, x)   (type*)malloc(sizeof(type)*x)
#define FREE(p)           (free(p), p=NULL)
 
#define LOG_INT(i)        printf("%s = %dn", #i, i)
#define LOG_CHAR(c)       printf("%s = %cn", #c, c)
#define LOG_FLOAT(f)      printf("%s = %fn", #f, f)
#define LOG_POINTER(p)    printf("%s = %pn", #p, p)
#define LOG_STRING(s)     printf("%s = %sn", #s, s)
 
#define FOREACH(i, n)     while(1) { int i = 0, l = n; for(i=0; i < l; i++)
#define BEGIN             {
#define END               } break; } 
 
int main()
{
    int* pi = MALLOC(int, 5);
    char* str = "AutumnZe";
    
    LOG_STRING(str);
    
    LOG_POINTER(pi);
    
    FOREACH(k, 5)
    BEGIN
        pi[k] = k + 1;
    END
    
    FOREACH(n, 5)
    BEGIN
        int value = pi[n];
        LOG_INT(value);
    END
    
    FREE(pi);
    
    LOG_POINTER(pi);
    
    return 0;
}

輸出結果如下：

輸入 gcc -E test.c -o test.i ，看看中間檔案 test.i，就能理解這段宏的巧妙之處。

int main()
{
    int* pi = (int*)malloc(sizeof(int)*5);
    char* str = "AutumnZe";
 
    printf("%s = %sn", "str", str);
 
    printf("%s = %pn", "pi", pi);
 
    while(1) { int k = 0, l = 5; for(k=0; k < l; k++)
    {
        pi[k] = k + 1;
    } break; }
 
    while(1) { int n = 0, l = 5; for(n=0; n < l; n++)
    {
        int value = pi[n];
        printf("%s = %dn", "value", value);
    } break; }
 
    (free(pi), pi=((void *)0));
 
    printf("%s = %pn", "pi", pi);
 
    return 0;
}

三、小結

宏和函數並不是競爭對手
宏能夠接受任何型別的引數，效率高，易出錯
函數的引數必須是固定型別，效率稍低，不易出錯
宏可以實現函數不能實現的功能

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C語言深入分析函數與宏的使用

目錄

一、函數與宏

二、宏的妙用

三、小結

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