Макросы

Все идентификаторы, определяемые с помощью директив #define, которые предполагают замену на определенную последовательность символов, еще называют макросами.

Макросы позволяют определять замену не только для отдельных символов, но и для целых выражений:

#include <stdio.h>
 
#define HELLO printf("Hello World! \n")
#define FOR for(int i=0; i<4; i++)
 
int main(void)
{
    FOR HELLO;
    return 0;
}

Макрос HELLO определяет вывод на консоль строки "Hello World! \n". А макрос FOR определяет цикл, который отрабатывает 4 раза. В итоге после обработки препроцессора функция main будет выглядеть следующим образом:

int main(void)
{
    for(int i=0; i<4; i++) printf("Hello World! \n");
    return 0;
}

Подобные определения директивы #define имеют один недостаток, последовательность символов, которая используется директивой фиксирована. Например, здесь везде, где встретится в исходном коде идентификатор HELLO, выводится строка "Hello World!". Если нужно передавать строку динамически, то можно задать макроопределение с параметрами в следующей форме:

#define имя_макроса(список_параметров) последовательность_символов

Список_параметров - это список идентификаторов, разделенных запятыми.

Внимание !

Между именем макроса и открывающей скобкой не должно быть пробелов.

Для обращения к макросу применяется конструкция:

имя_макроса(список_аргументов)

Список_аргументов - это набор значений, которые передаются для каждого параметра макроса.

Например:

#define print(a) printf("%d \n", a)

Здесь print - это имя макроса или идентификатор, после которого в скобках указан параметр a. Этот параметр будет представлять любое целое число. И любой вызов макроса print будет заменяться на строку printf("%d \n", a).

main.c
#include <stdio.h>
#define print(a) printf("%d \n", a)
 
int main(void)
{
    int x = 10;
    print(x);
    int y =20;
    print(y);
    print(22);
    return 0;
}

Или более сложный пример: определение макроса swap(t,x,y), который обменивает местами значения двух аргументов типа t:

main.c
#include <stdio.h>
 
#define t int
#define swap(t, x, y) { t temp = x; x = y; y=temp;}
 
int main(void)
{
    t x = 4;
    t y = 10;
    swap(t, x, y)
    printf("x=%d \t y=%d", x, y);
    return 0;
}

Макрос swap применяет блок для обмена значениями. Причем данный макрос фактически универсален: неважно, какой тип у переменных x и y.

Внимание !

При определении макроса его параметры следует заключать в скобки. Например:

main.c
#include <stdio.h>
 
#define SQUARE(n) n*n
 
int main(void)
{
    int x = SQUARE(4+2);
 
    printf("x = %d\n", x);      // x = 14
    return 0;
}

Некорректный результат, а именно число 14, а не 36, получился потому, что данный вызов макроса будет разворачиваться в выражение

int x = 4+2*4+2;

Чтобы получить нужный результат, необходимо поместить параметры макроса в скобки:

#define SQUARE(n) (n)*(n)   // параметры в скобках

Препроцессорные операции

При обработки исходного кода препроцессор может выполнять две операции: # и ##.

Операция # позволяет заключать текст параметра, который следует после операции, в кавычки:

main.c
#include <stdio.h>
#define print_int(n) printf(#n"=%d \n",n);
 
int main(void)
{
    int x = 23;
    print_int(x);       // x=23
    int y = 14;
    print_int(y);       // y=14
    int number = 203;
    print_int(number);  // number=203
    return 0;
}

Директива ## позволяет объединять две лексемы:

main.c
#include <stdio.h>
#define print(a,b,c) printf("%d", a##b##c);
 
int main(void)
{
    print(2, 81, 34);   // 28134
    return 0;
}

Здесь склеиваются три числа, которые передаются в макрос print.

Макросы против функций

Задачи можно решать и с помощью макроса и с помощью функций. Нет строгих правил что лучше. Можно дать лишь несколько рекомендаций, которые позволят принять правильное решение.

Если макрос вызывать 20 раз, то в программу вставляются 20 строк этого макроса. Если функцию вызвать 20 раз, то в программе содержится единственный экземпляр ее операторов, но программа совершает переход к фрагменту кода функции и обратно, что в целом замедляет ее работу, т.е. Этот процесс может занимать больше времени чем выполнение встраиваемого кода. Для макроса не важны типы и размеры, он манипулирует со строками.

Стоит выбрать макрос вместо функции если:

Если макрос можно описать одной строкой
Можно использовать макрос для реализации простых функций
Если вы намерены использовать макрос вместо функции для ускорения, стоит подумать, а даст ли это желаемый эффект. Воспользуйтесь профилированием, для определения скорости работы программы

Самостоятельная работа

Задачи

Задача 1

Что будет напечатано ?

main.c
#define A B + 1
#define B 2

int a;
a = A + 2;
printf("a = %d\n", a);

Задача 2

Что будет напечатано ?

main.c
#define HALF(x) x/2
#define B 2

int a = 5, b;
b = HALF(a + 5);
printf("a = %d b = %d\n",a, b);

Препроцессорные операции​

Макросы против функций​

Самостоятельная работа​

Задачи​

Задача 1​

Задача 2​