C语言深入分析函数与宏的使用
时间：2023-01-20 09:35:25 | 栏目：C代码 | 点击：次
一、函数与宏
- 宏是由预处理器直接替换展开的，编译器不知道宏的存在
- 函数是由编译器直接编译的实体，调用行为由编译器决定
- 多次使用宏会导致最终可执行程序的体积增大
- 函数是跳转执行的，内存中只有一份函数体存在
- 宏的效率比函数要高，因为是直接展开，无调用开销
- 函数调用时会创建活动记录，效率不如宏
下面看一个函数与宏的示例，先看这个程序：
#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;
}
输出结果如下：
但是如果我们这么写，RESET(6, len); 程序直接出现段错误，都没有给出警告：
而我们使用函数 reset(6, len); 时，则会出现警告：
所以说能用函数实现的功能就尽可能的不使用宏。
- 宏的效率比函数稍高，但是其副作用巨大
- 宏是文本替换，参数无法进行类型检查
- 可以用函数完成的功能绝对不用宏
- 宏的定义中不能出现递归定义
下面看一个宏的副作用的代码：
#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;
}
输出结果如下：
按理说输出结果应该是 21 和 1 ，为什么是 11 和 2 呢？下面进行单步调试，输入 gcc -E test.c -o test.i ，得到 test.i 文件，部分结果如下：
这样就能解释了。
二、宏的妙用
- 用于生成一些常规性的代码
- 封装函数，加上类型信息
下面看一个宏的妙用的示例：
#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;
}
输出结果如下：
输入 gcc -E test.c -o test.i ，看看中间文件 test.i，就能理解这段宏的巧妙之处。
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;
}
三、小结
- 宏和函数并不是竞争对手
- 宏能够接受任何类型的参数，效率高，易出错
- 函数的参数必须是固定类型，效率稍低，不易出错
- 宏可以实现函数不能实现的功能