在#define中使用參數(shù)

在#define中使用參數(shù)可以創(chuàng)建外形和作用與函數(shù)類似的類函數(shù)宏。帶有
參數(shù)的宏看上去很像函數(shù)，因為這樣的宏也使用圓括號。類函數(shù)宏定義的圓
括號中可以有一個或多個參數(shù)，隨后這些參數(shù)出現(xiàn)在替換體中，如圖所
示。

下面是一個類函數(shù)宏的示例：

#define SQUARE(X) X*X

在程序中可以這樣用：

z = SQUARE(2);

這看上去像函數(shù)調(diào)用，但是它的行為和函數(shù)調(diào)用完全不同。程序示了類函數(shù)宏和另一個宏的用法。該示例中有一些陷阱，請仔細(xì)閱讀。

/* mac_arg.c -- 帶參數(shù)的宏 */
#include <stdio.h>
#define SQUARE(X) X*X
#define PR(X) printf("The result is %d.\n", X)
int main(void)
{
int x = 5;
int z;
printf("x = %d\n", x);
z = SQUARE(x);
printf("Evaluating SQUARE(x): ");
PR(z);
z = SQUARE(2);
printf("Evaluating SQUARE(2): ");
PR(z);
printf("Evaluating SQUARE(x+2): ");
PR(SQUARE(x + 2));
printf("Evaluating 100/SQUARE(2): ");
PR(100 / SQUARE(2));
printf("x is %d.\n", x);
printf("Evaluating SQUARE(++x): ");
PR(SQUARE(++x));
printf("After incrementing, x is %x.\n", x);
return 0;
}

這里，SQUARE 是宏標(biāo)識符，SQUARE(X)中的 X 是宏參數(shù)，X * X 是替
換列表。程序清單 16.2 中出現(xiàn)SQUARE(X)的地方都會被X * X替換。這與前
面的示例不同，使用該宏時，既可以用X，也可以用其他符號。宏定義中的
X由宏調(diào)用中的符號代替。因此，SQUARE(2)替換為2 * 2，X實際上起到參數(shù)
的作用。
然而，稍后你將看到，宏參數(shù)與函數(shù)參數(shù)不完全相同。下面是程序的輸
出。注意有些內(nèi)容可能與我們的預(yù)期不符。實際上，你的編譯器輸出甚至與
下面的結(jié)果完全不同。

x = 5
Evaluating SQUARE(x): The result is 25.
Evaluating SQUARE(2): The result is 4.
Evaluating SQUARE(x+2): The result is 17.
Evaluating 100/SQUARE(2): The result is 100.
x is 5.
Evaluating SQUARE(++x): The result is 42.
After incrementing, x is 7.

前兩行與預(yù)期相符，但是接下來的結(jié)果有點奇怪。程序中設(shè)置x的值為
5，你可能認(rèn)為SQUARE(x+2)應(yīng)該是 7 * 7，即 49。

但是，輸出的結(jié)果是 17，這不是一個平方值！導(dǎo)致這樣結(jié)果的原因是，我們前面提到過，預(yù)處理器不做計算、不求值，只替換字符序列。預(yù)處理器把出現(xiàn)x的地方都替換成x+2。因此，x * x變成了x+2*x+2。如果x為5，那么該表達(dá)式的值為：

5+2*5+2 = 5 + 10 + 2 = 17

該例演示了函數(shù)調(diào)用和宏調(diào)用的重要區(qū)別。函數(shù)調(diào)用在程序運行時把參
數(shù)的值傳遞給函數(shù)。宏調(diào)用在編譯之前把參數(shù)記號傳遞給程序。這兩個不同
的過程發(fā)生在不同時期。是否可以修改宏定義讓SQUARE(x+2)得36？
當(dāng)然可以，要多加幾個圓括號：

#define SQUARE(x) (x)*(x)

現(xiàn)在SQUARE(x+2)變成了(x+2)*(x+2)，在替換字符串中使用圓括號就得
到符合預(yù)期的乘法運算。

但是，這并未解決所有的問題。下面的輸出行：

100/SQUARE(2)

將變成：

100/2*2

根據(jù)優(yōu)先級規(guī)則，從左往右對表達(dá)式求值：
(100/2)2，即502，得100。把SQUARE(x)定義為下面的形式可以解決這種混亂：

#define SQUARE(x) (x*x)

這樣修改定義后得100/(2*2)，即100/4，得25。
要處理前面的兩種情況，要這樣定義：

#define SQUARE(x) ((x)*(x))

因此，必要時要使用足夠多的圓括號來確保運算和結(jié)合的正確順序。

盡管如此，這樣做還是無法避免程序中最后一種情況的問題。
SQUARE(++x)變成了++x*++x，遞增了兩次x，一次在乘法運算之前，一次
在乘法運算之后：

++x*++x = 6*7 = 42

由于標(biāo)準(zhǔn)并未對這類運算規(guī)定順序，所以有些編譯器得 76。而有些編
譯器可能在乘法運算之前已經(jīng)遞增了x，所以77得49。在C標(biāo)準(zhǔn)中，對該表
達(dá)式求值的這種情況稱為未定義行為。無論哪種情況，x的開始值都是5，雖
然從代碼上看只遞增了一次，但是x的最終值是7。
解決這個問題最簡單的方法是，避免用++x 作為宏參數(shù)。一般而言，不
要在宏中使用遞增或遞減運算符。但是，++x可作為函數(shù)參數(shù)，因為編譯器
會對++x求值得5后，再把5傳遞給函數(shù)。

參考資料

《C Primer Plus》