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C++:在代码中理解宏定义和内联函数

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宏定义

在C语言中,宏定义是比较常用的预处理指令,即使用“标识符”来表示“替换列表”中的内容。标识符称为宏名,在预处理过程中,预处理器会把源程序中所有宏名,替换成宏定义中替换列表中的内容。
常见的宏定义主要有两种,即不太参数的宏定义和带参数的宏定义(宏函数)。

不带参数的宏定义

格式:

#define 表示符 替换列表
/*替换列表可以是数值常量、
字符常量、字符串常量等,所
以可以把故可以把宏定义理解
为使用标识符表示一常量,或
称符号常量。
*/

注意

1.#可以不在首行,但是在它前面只允许有空格符

#define PI 3.12
 #define pi 3.2

int main()
{
   
	return 0;
}

int a; #define pi 3.2

int main()
{
   
	return 0;
}

2.标识符和替换列表之间不能用赋值符=,而且替换列表后不能加分号

#define PI = 3.12
//int a;#define P 3.14
#define pi 3.2;

int main()
{
   
	return 0;
}


这个地方虽然语法没有错误,但是当我们使用的时候就会出现错误了;

#include <stdio.h>
#include <Windows.h>
//#define PI =3.12
//int a;#define P 3.14
#define pi 3;
//在double b = 2 * pi;这条语句可以通过编译,
//但是在int a[pi];就不可以,因为pi被替换成了3;

int main()
{
   
	//double a = 2 * PI;
	double b = 2 * pi;
	printf("%lf", b);
	int a[pi];
	system("pause");
	return 0;
}

3.由于宏定义仅是做简单的文本替换,故替换列表中如有表达式,必须把该表达式用括号括起来,否则可能会出现逻辑上的“错误”。

#include <stdio.h>
#define N 3+3
int main()
{
   
	int a = N * N;
	printf("%d\n", a);
	system("pause");
	return 0;
}


我们给他加上括号之后

#include <stdio.h>
#define N (3+3)
int main()
{
   
	int a = N * N;
	printf("%d\n", a);
	system("pause");
	return 0;
}

4.当替换列表一行写不下时,可以使用反斜线\作为续行符延续到下一行。

#include <stdio.h>
#define ch "中华\
人民共\
和国是……"
int main()
{
   
	printf("%s\n", ch);
	system("pause");
	return 0;
}

带参数的宏定义(宏函数)

格式:

#define 标识符(参数1,参数2,...,参数n) 替换列表
#include <stdio.h>

#define MAX(a,b) (a > b ? a:b)
int main()
{
   
	int a = 10, b = 20;
	printf("%d\n", MAX(a,b));
	system("pause");
	return 0;
}


注意

  1. 标识符与参数表的左括号之间不能有空格,否则预处理器会把该宏理解为普通的无参宏定义,故以下是错误的带参宏定义形式


    2.宏替换列表中每个参数及整个替换列表,都必须用一对小括号 () 括起来,否则可能会出现歧义
#include <stdio.h>
#define MUL(a,b) (a*b)
int main()
{
   
	int c;
	c = MUL(3, 5 + 1);
	printf("c=%d\n", c);
	system("pause");
	return 0;
}


这里我们只要把可能发生歧义的地方加上括号就可以了

#include <stdio.h>
#define MUL(a,b) ((a)*(b))
int main()
{
   
	int c;
	c = MUL(3, (5 + 1));
	printf("c=%d\n", c);
	system("pause");
	return 0;
}


但是大家看下面的这个程序,它运行的结果是22,这是为什么呢?

#include <iostream>
using namespace std;

#define MAX(a,b) (a > b ? a:b)
int main()
{
   
	int a = 10;
	int b = 20;
	cout << MAX(a, ++b) << endl;
	system("pause");
	return 0;
}


其实就是在宏函数中所有的b都被替换成了++b,所以b就被加了两次,但是这显然不是我们想要的结果。这就涉及到宏函数的缺陷了。

宏函数的优缺点

优点

1.提高了程序的可读性,方便修改
2.提高程序的运行效率:使用带参的宏定义既可以完成函数调用的功能,又能避免函数的出栈与入栈操作,减少系统的开销,提高运行效率
3.宏是预处理器处理的,通过字符操作可以完成很多编译器无法实现的功能,如##连接符。

缺陷

1.代码可能相对较多
2.嵌套定义过多可能会影响程序的可读性,而且容易出错
3.对于带参数的宏而言,由于是直接替换,并不会检查参数是否合法,存在安全隐患。

内联函数

在C++中,引入了内联函数来解决宏函数的缺陷。

内联函数:以inline修饰的函数叫做内联函数,编译时C++编译器会在调用内联函数的地方展开,没有函数压栈的开销,内联函数提升程序运行的效率。
接下来我们通过反汇编来对比一下内联函数和普通函数的区别:
普通函数:

int Add(int a, int b)
{
   
	return a + b;
}
int main()
{
   
	int ret = Add(1, 2);
	cout << ret << endl;
	system("pause");
	return 0;
}


内联函数:

inline int Add(int a, int b)
{
   
	return a + b;
}
int main()
{
   
	int ret = Add(1, 2);
	cout << ret << endl;
	system("pause");
	return 0;
}

在debug模式下查看,需要对编译器进行设置,否则不会展开(因为debug模式下,编译器默认不会对代码进
行优化,以下给出vs2013的设置方式)
设置之前

设置方式


设置之后

在release模式下,查看编译器生成的汇编代码中不存在call Add

内联函数的特性

1.inline是一种以空间换时间的做法,省去调用函数额开销。所以代码很长或者有循环/递归的函数不适宜使用作为内联函数。
2. inline对于编译器而言只是一个建议,编译器会自动优化,如果定义为inline的函数体内有循环/递归等等,编译器优化时会忽略掉内联。
3. inline不建议声明和定义分离,分离会导致链接错误。因为inline被展开,就没有函数地址了,链接就会找不到。


转载:https://blog.csdn.net/qq_43825377/article/details/116211242
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