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C語(yǔ)言深入分析函數(shù)與宏的使用

更新時(shí)間：2022年04月15日 17:10:02 作者：清風(fēng)自在流水潺潺

C語(yǔ)言函數(shù)是一種函數(shù)，用來(lái)編譯C語(yǔ)言，一般包括字符庫(kù)函數(shù)，數(shù)學(xué)函數(shù)，目錄函數(shù)，進(jìn)程函數(shù)，診斷函數(shù)，操作函數(shù)等，宏在C語(yǔ)言中是一段有名稱(chēng)的代碼片段。無(wú)論何時(shí)使用到這個(gè)宏的時(shí)候，宏的內(nèi)容都會(huì)被這段代碼替換掉

一、函數(shù)與宏

宏是由預(yù)處理器直接替換展開(kāi)的，編譯器不知道宏的存在
函數(shù)是由編譯器直接編譯的實(shí)體，調(diào)用行為由編譯器決定
多次使用宏會(huì)導(dǎo)致最終可執(zhí)行程序的體積增大
函數(shù)是跳轉(zhuǎn)執(zhí)行的，內(nèi)存中只有一份函數(shù)體存在
宏的效率比函數(shù)要高，因?yàn)槭侵苯诱归_(kāi)，無(wú)調(diào)用開(kāi)銷(xiāo)
函數(shù)調(diào)用時(shí)會(huì)創(chuàng)建活動(dòng)記錄，效率不如宏

下面看一個(gè)函數(shù)與宏的示例，先看這個(gè)程序：

#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] = %d\n", i, array[i]);
    }
    
    return 0;
}

輸出結(jié)果如下：

但是如果我們這么寫(xiě)，RESET(6, len); 程序直接出現(xiàn)段錯(cuò)誤，都沒(méi)有給出警告：

而我們使用函數(shù) reset(6, len); 時(shí)，則會(huì)出現(xiàn)警告：

所以說(shuō)能用函數(shù)實(shí)現(xiàn)的功能就盡可能的不使用宏。

宏的效率比函數(shù)稍高，但是其副作用巨大
宏是文本替換，參數(shù)無(wú)法進(jìn)行類(lèi)型檢查
可以用函數(shù)完成的功能絕對(duì)不用宏
宏的定義中不能出現(xiàn)遞歸定義

下面看一個(gè)宏的副作用的代碼：

#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("%d\n", _MUL_(_ADD_(1, 2), _ADD_(3, 4)));
    printf("%d\n", _MIN_(i++, j));
    
    return 0;
}

輸出結(jié)果如下：

按理說(shuō)輸出結(jié)果應(yīng)該是 21 和 1 ，為什么是 11 和 2 呢？下面進(jìn)行單步調(diào)試，輸入 gcc -E test.c -o test.i ，得到 test.i 文件，部分結(jié)果如下：

這樣就能解釋了。

二、宏的妙用

用于生成一些常規(guī)性的代碼
封裝函數(shù)，加上類(lèi)型信息

下面看一個(gè)宏的妙用的示例：

#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 = %d\n", #i, i)
#define LOG_CHAR(c)       printf("%s = %c\n", #c, c)
#define LOG_FLOAT(f)      printf("%s = %f\n", #f, f)
#define LOG_POINTER(p)    printf("%s = %p\n", #p, p)
#define LOG_STRING(s)     printf("%s = %s\n", #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(jié)果如下：

輸入 gcc -E test.c -o test.i ，看看中間文件 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 = %s\n", "str", str);
 
    printf("%s = %p\n", "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 = %d\n", "value", value);
    } break; }
 
    (free(pi), pi=((void *)0));
 
    printf("%s = %p\n", "pi", pi);
 
    return 0;
}