要写好C语言,漂亮的宏定义是非常重要的。宏定义可以帮助我们防止出错,提高代码的可移植性和可读性等。
在软件开发过程中,经常有一些常用或者通用的功能或者代码段,这些功能既可以写成函数,也可以封装成为宏定义。那么究竟是用函数好,还是宏定义好?这就要求我们对二者进行合理的取舍。
我们来看一个例子,比较两个数或者表达式大小,首先我们把它写成宏定义:
#define MAX( a, b) ( (a) > (b) (a) : (b) )
其次,把它用函数来实现:
int max( int a, int b)
{
return (a > b a : b)
}
很显然,我们不会选择用函数来完成这个任务,原因有两个:首先,函数调用会带来额外的开销,它需要开辟一片栈空间,记录返回地址,将形参压栈,从函数返回还要释放堆栈。这种开销不仅会降低代码效率,而且代码量也会大大增加,而使用宏定义则在代码规模和速度方面都比函数更胜一筹;其次,函数的参数必须被声明为一种特定的类型,所以它只能在类型合适的表达式上使用,我们如果要比较两个浮点型的大小,就不得不再写一个专门针对浮点型的比较函数。反之,上面的那个宏定义可以用于整形、长整形、单浮点型、双浮点型以及其他任何可以用“>”操作符比较值大小的类型,也就是说,宏是与类型无关的。
和使用函数相比,使用宏的不利之处在于每次使用宏时,一份宏定义代码的拷贝都会插入到程序中。除非宏非常短,否则使用宏会大幅度增加程序的长度。
还有一些任务根本无法用函数实现,但是用宏定义却很好实现。比如参数类型没法作为参数传递给函数,但是可以把参数类型传递给带参的宏。
看下面的例子:
#define MALLOC(n, type) \
( (type *) malloc((n)* sizeof(type)))
利用这个宏,我们就可以为任何类型分配一段我们指定的空间大小,并返回指向这段空间的指针。我们可以观察一下这个宏确切的工作过程:
int *ptr;
ptr = MALLOC ( 5, int );
将这宏展开以后的结果:
ptr = (int *) malloc ( (5) * sizeof(int) );
这个例子是宏定义的经典应用之一,完成了函数不能完成的功能,但是宏定义也不能滥用,通常,如果相同的代码需要出现在程序的几个地方,更好的方法是把它实现为一个函数。
下面总结和宏和函数的不同之处,以供大家写代码时使用,这段总结摘自《C和指针》一书。
属性 |
#define宏 |
函数 |
代码长度 |
每次使用时,宏代码都被插入到程序中。除了非常小的宏之外,程序的长度将大幅度增长 |
函数代码只出现于一个地方:每次使用这个函数时,都调用那个地方的同一份代码 |
执行速度 |
更快 |
存在函数调用、返回的额外开销 |
操作符优先级 |
宏参数的求值是在所有周围表达式的上下文环境里,除非它们加上括号,否则邻近操作符的优先级可能产生不可预料的结果。 |
函数参数只在函数调用时求值一次,它的结果值传递给函数。表达式的求值结果更容易预测。 |
参数求值 |
参数用于宏定义时,每次都将重新求值,由于多次求值,具有副作用的参数可能会产生不可预测的结果。 |
参数在函数调用前只求值一次,在函数中多次使用参数并不会导致多次求值过程,参数的副作用并不会造成任何特殊问题。 |
参数类型 |
宏与类型无关,只要参数的操作是合法的,它可以用于任何参数类型。 |
函数的参数是与类型有关系的,如果参数的类型不同,就需要使用不同的函数,即使它们执行的任务是相同的。 |
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