宏

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宏定义

#define命令还可以定义带参数的宏定义，用于实现某种特定的功能，其定义型式为：

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//不带参数宏
#define PI 3.14159   // 定义圆周率pi的值
//带参数宏
#define MAX(a,b) ((a)>(b) ? (a) : (b))  // 求最大值
//变参宏
#define eprintf(format, ...) fprintf (stderr, format, ##__VA_ARGS__)

不过，由于C++增加了内联函数(inline)，实现起来比带参数的宏更方便，这样的宏在C++中已经很少使用了。

优点

  • 提高了程序的可读性，同时也方便进行修改；
  • 提高程序的运行效率：使用带参的宏定义既可完成函数调用的功能，又能避免函数的出栈与入栈操作，减少系统开销，提高运行效率；
  • 宏是由预处理器处理的，通过字符串操作可以完成很多编译器无法实现的功能。比如##连接符。

缺点

  • 由于是直接嵌入的，所以代码可能相对多一点
  • 嵌套定义过多可能会影响程序的可读性，而且很容易出错；

  • 对带参的宏而言，由于是直接替换，并不会检查参数是否合法，存在安全隐患。

    补充： 预编译语句仅仅是简单的值代替，缺乏类型的检测机制。这样预处理语句就不能享受C++严格的类型检查的好处，从而可能成为引发一系列错误的隐患。

的确，宏定义给我们带来很多方便之处，但是必须正确使用，否则，可能会出现一些意想不到的问题。

1 可变参数宏

变参宏可以传递变参，类似于函数，如

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#define myprintf(templt,…) fprintf(stderr,templt,__VA_ARGS__)
#define myprintf(templt,args…) fprintf(stderr,templt,args)
  • 第一个宏中由于没有对变参起名，我们用默认的宏VA_ARGS来替代它。
  • 第二个宏中，我们显式地命名变参为args，那么我们在宏定义 中就可以用args来代指变参了。
  • 同C语言的stdcall一样，变参必须作为参数表的最后一项出现。

当上面的宏中我们只能提供第一个参数templt 时，C标准要求我们必须写成：

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myprintf(templt,);

myprintf("Error!/n",);//只有一个参数
//会被替换为
fprintf(stderr,"Error!/n",);//语法错误，不能正常编译
//换一种写法
myprintf(templt);
//会被替换为
fprintf(stderr,"Error!/n",);//依然是错误

//正确的写法如下
#define myprintf(templt, …) fprintf(stderr,templt, ##__VAR_ARGS__)
//##这个连接符号充当的作用就是当__VAR_ARGS__为空的时候，消除前面的那个逗号
myprintf(templt);
//被转换为
fprintf(stderr,templt);

总结：

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//gcc特色的“双井号”（##），是用于解决尾随逗号问题的，例如：

//错误示例
//如果
#define eprintf(format, args...) fprintf (stderr, format, args)
//或
#define eprintf(format, ...) fprintf (stderr, format, __VA_ARGS__)
//那么
eprintf("%d %d\n", 10, 14); 
//扩展成 
fprintf (stderr, "%d %d\n", 10, 14);
//编译通过。
//但是，
eprintf("Hello World\n"); 
//扩展成 
fprintf (stderr, "Hello World\n", );//此代码存在尾随逗号，于是编译错误。


//正确示例
//如果
#define eprintf(format, args...) fprintf (stderr, format, ##args)
//或
#define eprintf(format, ...) fprintf (stderr, format, ##__VA_ARGS__)
//或
#define eprintf(format, ...) fprintf (stderr, format __VA_OPT__(,) __VA_ARGS__)
//那么
eprintf("%d %d\n", 10, 14); 
//扩展成 
fprintf (stderr, "%d %d\n", 10, 14);
//编译通过。
eprintf("Hello World\n"); 
//扩展成
fprintf (stderr, "Hello World\n");//编译通过。

1.2 宏的运算符

1.2.1 换行符

作用：当定义的宏不能用一行表达完整时，可以用\表示下一行继续此宏的定义。

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#define NAME "Zhang"  \
			   "fei"  \
			  " 你好！"

int main(int argc, char **argv) {
     // 范例1
    std::cout << NAME << std::endl;
    
	return 0;
}

输出

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Zhangfei 你好

1.2.2 字符串化运算符

#将宏定义中的传入参数名转换成用一对双引号括起来参数名字符串；

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#define example( instr )  printf( "the input string is:\t%s\n", #instr )
#define example1( instr )  #instr

example( abc ); // 在编译时将会展开成：printf("the input string is:\t%s\n","abc")
string str = example1( abc );  // 将会展成：string str="abc"

注意， 对空格的处理：

  • 忽略传入参数名前面和后面的空格。

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    如：str=example1(   abc );//将会被扩展成 str="abc"

  • 当传入参数名间存在空格时，编译器将会自动连接各个子字符串，用每个子字符串之间以一个空格连接，忽略剩余空格。

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    如：str=exapme( abc    def);//将会被扩展成 str="abc def"
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#define checkRuntime(op)  __check_cuda_runtime((op), #op, __FILE__, __LINE__)

bool __check_cuda_runtime(cudaError_t code, const char* op, const char* file, int line){
    if(code != cudaSuccess){    
        const char* err_name = cudaGetErrorName(code);    
        const char* err_message = cudaGetErrorString(code);  
        printf("runtime error %s:%d  %s failed. \n  code = %s, message = %s\n", file, line, op, err_name, err_message);   
        return false;
    }
    return true;
}

//调用
checkRuntime(cudaMalloc(&device_ptr, size));

分析：

  • 调用checkRuntime(cudaMalloc(&device_ptr, size));时展开为__check_cuda_runtime(cudaMalloc(&device_ptr, size), "cudaMalloc(&device_ptr, size)", __FILE__, __LINE__)

1.2.3 符号连接操作符

##作用：将宏定义的多个形参转换成一个实际参数名。 

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#define exampleNum( n )  num##n

int num9 = 9;
int num = exampleNum( 9 ); // 将会扩展成 int num = num9

#define exampleNum( n )       num ## n         
// 相当于 #define exampleNum( n )      num##n

1.2.4 单字符化操作符

#@将传入单字符参数名转换成字符，以一对单引用括起来。

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#define makechar(x)    #@x
char a = makechar( b ); //展开后变成了：a = 'b';

条件表达式

空语句

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(c % 2 !=0) ? c *= 2 : **(void)**1;