C语言宏定义—带参数宏定义

9.1.1带参宏定义

Ｃ语言允许宏带有参数。在宏定义中的参数称为形式参数，在宏调用中的参数称为实际参数。对带参数的宏，在调用中，不仅要宏展开，而且要用实参去代换形参。

带参宏定义的一般形式为：
    #define  宏名(形参表)  字符串
在字符串中含有各个形参。

带参宏调用的一般形式为：
    宏名(实参表)；
例如：
    #define M(y) y*y+3*y      /*宏定义*/
       ……
    k=M(5);                   /*宏调用*/
……  
在宏调用时，用实参5去代替形参y，经预处理宏展开后的语句为：
     k=5*5+3*5

【例9.4】
#define MAX(a,b) (a>b)?a:b
main(){
  int x,y,max;
  printf("input two numbers:    ");
  scanf("%d%d",&x,&y);
  max=MAX(x,y);
  printf("max=%d\n",max);
}

上例程序的第一行进行带参宏定义，用宏名MAX表示条件表达式(a>b)?a:b，形参a,b均出现在条件表达式中。程序第七行max=MAX(x,y)为宏调用，实参x,y，将代换形参a,b。宏展开后该语句为：
    max=(x>y)?x:y;
用于计算x,y中的大数。

对于带参的宏定义有以下问题需要说明：

1. 带参宏定义中，宏名和形参表之间不能有空格出现。
例如把：
       #define MAX(a,b) (a>b)?a:b
写为：
    #define MAX  (a,b)  (a>b)?a:b
将被认为是无参宏定义，宏名MAX代表字符串 (a,b) (a>b)?a:b。宏展开时，宏调用语句：
    max=MAX(x,y);
将变为：
    max=(a,b)(a>b)?a:b(x,y);
这显然是错误的。

2. 在带参宏定义中，形式参数不分配内存单元，因此不必作类型定义。而宏调用中的实参有具体的值。要用它们去代换形参，因此必须作类型说明。这是与函数中的情况不同的。在函数中，形参和实参是两个不同的量，各有自己的作用域，调用时要把实参值赋予形参，进行“值传递”。而在带参宏中，只是符号代换，不存在值传递的问题。

3. 在宏定义中的形参是标识符，而宏调用中的实参可以是表达式。

【例9.5】
#define SQ(y) (y)*(y)
main(){
  int a,sq;
  printf("input a number:    ");
  scanf("%d",&a);
  sq=SQ(a+1);
  printf("sq=%d\n",sq);
}

上例中第一行为宏定义，形参为y。程序第七行宏调用中实参为a+1，是一个表达式，在宏展开时，用a+1代换y，再用(y)*(y) 代换SQ，得到如下语句：
    sq=(a+1)*(a+1);
这与函数的调用是不同的，函数调用时要把实参表达式的值求出来再赋予形参。而宏代换中对实参表达式不作计算直接地照原样代换。

4. 在宏定义中，字符串内的形参通常要用括号括起来以避免出错。在上例中的宏定义中(y)*(y)表达式的y都用括号括起来，因此结果是正确的。如果去掉括号，把程序改为以下形式：

【例9.6】
#define SQ(y) y*y
main(){
  int a,sq;
  printf("input a number:    ");
  scanf("%d",&a);
  sq=SQ(a+1);
  printf("sq=%d\n",sq);
}

运行结果为：
      input a number:3
      sq=7
同样输入3，但结果却是不一样的。问题在哪里呢? 这是由于代换只作符号代换而不作其它处理而造成的。宏代换后将得到以下语句：
     sq=a+1*a+1;
由于a为3故sq的值为7。这显然与题意相违，因此参数两边的括号是不能少的。即使在参数两边加括号还是不够的，请看下面程序：

【例9.7】
#define SQ(y) (y)*(y)
main(){
  int a,sq;
  printf("input a number:    ");
  scanf("%d",&a);
  sq=160/SQ(a+1);
  printf("sq=%d\n",sq);
}

本程序与前例相比，只把宏调用语句改为：
    sq=160/SQ(a+1);
运行本程序如输入值仍为3时，希望结果为10。但实际运行的结果如下：
    input a number:3
    sq=160
为什么会得这样的结果呢?分析宏调用语句，在宏代换之后变为：
    sq=160/(a+1)*(a+1);
a为3时，由于“/”和“*”运算符优先级和结合性相同，则先作160/(3+1)得40，再作40*(3+1)最后得160。为了得到正确答案应在宏定义中的整个字符串外加括号，程序修改如下：

【例9.8】
#define SQ(y) ((y)*(y))
main(){
  int a,sq;
  printf("input a number:    ");
  scanf("%d",&a);
  sq=160/SQ(a+1);
  printf("sq=%d\n",sq);
}

以上讨论说明，对于宏定义不仅应在参数两侧加括号，也应在整个字符串外加括号。

带参的宏和带参函数很相似，但有本质上的不同，除上面已谈到的各点外，把同一表达式用函数处理与用宏处理两者的结果有可能是不同的。

【例9.9】
main(){
  int i=1;
  while(i<=5)
    printf("%d\n",SQ(i++));
}
SQ(int y)
{
  return((y)*(y));
}

【例9.10】
#define SQ(y) ((y)*(y))
main(){
  int i=1;
  while(i<=5)
    printf("%d\n",SQ(i++));
}

在例9.9中函数名为SQ，形参为Y，函数体表达式为((y)*(y))。在例9.10中宏名为SQ，形参也为y，字符串表达式为(y)*(y))。 例9.9的函数调用为SQ(i++)，例9.10的宏调用为SQ(i++)，实参也是相同的。从输出结果来看，却大不相同。

分析如下：在例9.9中，函数调用是把实参i值传给形参y后自增1。 然后输出函数值。因而要循环5次。输出1～5的平方值。而在例9.10中宏调用时，只作代换。SQ(i++)被代换为((i++)*(i++))。在第一次循环时，由于i等于1，其计算过程为：表达式中前一个i初值为1，然后i自增1变为2，因此表达式中第2个i初值为2，两相乘的结果也为2，然后i值再自增1，得3。在第二次循环时，i值已有初值为3，因此表达式中前一个i为3，后一个i为4，乘积为12，然后i再自增1变为5。进入第三次循环，由于i 值已为5，所以这将是最后一次循环。计算表达式的值为5*6等于30。i值再自增1变为6，不再满足循环条件，停止循环。

从以上分析可以看出函数调用和宏调用二者在形式上相似，在本质上是完全不同的。

宏定义也可用来定义多个语句，在宏调用时，把这些语句又代换到源程序内。看下面的例子。

【例9.11】
#define SSSV(s1,s2,s3,v) s1=l*w;s2=l*h;s3=w*h;v=w*l*h;
main(){
  int l=3,w=4,h=5,sa,sb,sc,vv;
  SSSV(sa,sb,sc,vv);
  printf("sa=%d\nsb=%d\nsc=%d\nvv=%d\n",sa,sb,sc,vv);
}
 
程序第一行为宏定义，用宏名SSSV表示4个赋值语句，4 个形参分别为4个赋值符左部的变量。在宏调用时，把4个语句展开并用实参代替形参。使计算结果送入实参之中。