C/C++常用巨集定義，注意事項，巨集中#和##的用法
總結下巨集和函式的不同之處，以供大家寫程式碼時使用，這段總結摘自《C和指標》一書。
當然巨集定義非常重要的，它可以幫助我們防止出錯，提高程式碼的可移植性和可讀性等。
下面列舉一些成熟軟體中常用得巨集定義
1，防止一個頭檔案被重複包含
#define COMDEF_H
//標頭檔案內容 ...
#endif
2，重新定義一些型別，防止由於各種平臺和編譯器的不同，而產生的型別位元組數差異，方便移植。
typedef unsigned long int uint32; /* Unsigned 32 bit value */
3，得到指定地址上的一個位元組或字
#define MEM_B( x ) ( *( (byte *) (x) ) )
#define MEM_W( x ) ( *( (word *) (x) ) )
4，求最大值和最小值
#define MAX( x, y ) ( ((x) > (y)) ? (x) : (y) )
#define MIN( x, y ) ( ((x) < (y)) ? (x) : (y) )
5，得到一個field在結構體(struct)中的偏移量
#define FPOS( type, field ) ( (dword) &(( type *) 0)-> field )
6,得到一個結構體中field所佔用的位元組數
#define FSIZ( type, field ) sizeof( ((type *) 0)->field )
7，按照LSB格式把兩個位元組轉化為一個word
#define FLIPW( ray ) ( (((word) (ray)[0]) * 256) + (ray)[1] )
8，按照LSB格式把一個word轉化為兩個位元組
#define FLOPW( ray, val ) \
(ray)[0] = ((val) / 256); \
(ray)[1] = ((val) & 0xFF)
9，得到一個變數的地址（word寬度）
#define B_PTR( var ) ( (byte *) (void *) &(var) )
#define W_PTR( var ) ( (word *) (void *) &(var) )
10，得到一個字的高位和低位位元組
#define WORD_LO(xxx) ((byte) ((word)(var
#define WORD_HI(xxx) ((byte) ((word)(var) >> 8))
11，返回一個比X大的最接近的8的倍數
#define RND8( x ) ((((x) + 7) / 8 ) * 8 )
12，將一個字母轉換為大寫
#define UPCASE( c ) ( ((c) >= 'a' && (c) <= 'z') ? ((c) - 0x20) : (c) )
13，判斷字元是不是10進值的數字
#define DECCHK( c ) ((c) >= '0' && (c) <= '9')
14，判斷字元是不是16進值的數字
#define HEXCHK( c ) ( ((c) >= '0' && (c) <= '9') ||\
((c) >= 'A' && (c) <= 'F') ||\
((c) >= 'a' && (c) <= 'f') )
15，防止溢位的一個方法
#define INC_SAT( val ) (val = ((val)+1 > (val)) ? (val)+1 : (val))
16，返回陣列元素的個數
#define ARR_SIZE( a ) ( sizeof( (a) ) / sizeof( (a[0]) ) )
17，對於IO空間對映在儲存空間的結構，輸入輸出處理
#define inp(port) (*((volatile byte *) (port)))
#define inpw(port) (*((volatile word *) (port)))
#define inpdw(port) (*((volatile dword *)(port)))
#define outp(port, val) (*((volatile byte *) (port)) = ((byte) (val)))
#define outpw(port, val) (*((volatile word *) (port)) = ((word) (val)))
#define outpdw(port, val) (*((volatile dword *) (port)) = ((dword) (val)))
18，使用一些巨集跟蹤除錯
ANSI標準說明了五個預定義的巨集名。它們是：
__LINE__
__FILE__
__DATE__
__TIME__
__STDC__
如果編譯不是標準的，則可能僅支援以上巨集名中的幾個，或根本不支援。記住編譯程式 也許還提供其它預定義的巨集名。
\ 是行連線符，會將下一行和前一行連線成為一行，即將物理上的兩行連線成邏輯上的一行
__FILE__ 是內建巨集 代表原始檔的檔名
__LINE__ 是內建巨集，代表該行程式碼的所在行號
__DATE__巨集指令含有形式為月/日/年的串，表示原始檔被翻譯到程式碼時的日期。
原始碼翻譯到目的碼的時間作為串包含在__TIME__ 中。串形式為時：分：秒。
如果實現是標準的，則巨集__STDC__含有十進位制常量1。如果它含有任何其它數，則實現是非標準的。
可以定義巨集，例如:
當定義了_DEBUG，輸出資料資訊和所在檔案所在行
#ifdef _DEBUG
#define DEBUGMSG(msg,date) printf(msg);printf(“%d%d%d”,date,_LINE_,_FILE_)
#else
#define DEBUGMSG(msg,date)
#endif
19，巨集定義防止使用是錯誤
用小括號包含。
例如：#define ADD(a,b) （a+b）
用do{}while(0)語句包含多語句防止錯誤
a++;
應用時：if(….)
DO(a,b); //產生錯誤
else
解決方法: #difne DO(a,b) do{a+b;\
a++;}while(0)
為什麼需要do{...}while(0)形式?
總結了以下幾個原因：
1)，空的巨集定義避免warning: #define foo() do{}while(0)
2)，存在一個獨立的block，可以用來進行變數定義，進行比較複雜的實現。 3)，如果出現在判斷語句過後的巨集，這樣可以保證作為一個整體來是實現： #define foo(x) \ action1(); \ action2(); 在以下情況下： if(NULL == pPointer) foo(); 就會出現action2必然被執行的情況，而這顯然不是程式設計的目的。
4)，以上的第3種情況用單獨的{}也可以實現，但是為什麼一定要一個do{}while(0)呢，看以下程式碼： #define switch(x,y) {int tmp; tmp=x;x=y;y=tmp;} if(x>y) switch(x,y); else //error, parse error before else otheraction();
在把巨集引入程式碼中，會多出一個分號，從而會報錯。 使用do{….}while(0) 把它包裹起來，成為一個獨立的語法單元，從而不會與上下文發生混淆。同時因為絕大多數的編譯器都能夠識別do{…}while(0)這種無用的迴圈並進行優化，所以使用這種方法也不會導致程式的效能降低。
為什麼很多linux核心中巨集#defines用do { ... } while(0)？
有很多原因：
（Dave Miller的說法）：
編譯器對於空語句會給出告警，這是為什麼#define FOO do{ }while(0);
給定一個基本塊（區域性可視域），定義很多區域性變數；
（Ben Collins的說法）：
在條件程式碼中，允許定義複雜的巨集。可以想像有很多行巨集，如下程式碼
#define FOO(x) \
printf("arg is %s\n", x); \
do_something_useful(x);
現在，想像下面的應用:
if (blah == 2)
FOO(blah);
展開後代碼為:
if (blah == 2)
printf("arg is %s\n", blah);
do_something_useful(blah);;
就像你看到的，if僅僅包含了printf（），而do_something_useful()呼叫是無條件呼叫。因此，如果用do { ... } while(0)，結果是：
if (blah == 2)
do {
printf("arg is %s\n", blah);
do_something_useful(blah);
} while (0);
這才是所期望的結果。
（Per Persson的說法）：
像 Miller and Collins指出的那樣，需要一個塊語句包含多個程式碼行和宣告區域性變數。但是，本質如下面例子程式碼：
#define exch(x,y) { int tmp; tmp=x; x=y; y=tmp; }
上面程式碼在有些時候卻不能有效工作，下面程式碼是一個有兩個分支的if語句：
if (x > y)
exch(x,y); // Branch 1
else
do_something(); // Branch 2
展開後代碼如下：
if (x > y)
{ // Single-branch if-statement!!!
int tmp; // The one and only branch consists
tmp = x; // of the block.
x = y;
y = tmp;
}
; // empty statement
else // ERROR!!! "parse error before else"
do_something();
問題是分號（；）出現在塊後面。解決這個問題可以用do{}while（0）：
if (x > y)
do {
int tmp;
tmp = x;
x = y;
y = tmp;
} while(0);
else
do_something();
（ Bart Trojanowski的說法）：
Gcc加入了語句解釋，它提供了一個替代do-while-0塊的方法。對於上面的解決方法如下，並且更加符合常理
#define FOO(arg) ({ \
typeof(arg) lcl; \
lcl = bar(arg); \
lcl; \
})
這是一個奇怪的迴圈，它根本就只會執行一次，為什麼不去掉外面的do{..}while結構呢？我曾一度在心裡把它叫做“怪圈”。原來這也是非常巧妙的技巧。在工程中可能經常會引起麻煩，而上面的定義能夠保證這些麻煩不會出現。下面是解釋：
假設有這樣一個巨集定義
#define macro(condition) \
if(condition) dosomething()
現在在程式中這樣使用這個巨集：
if(temp)
macro(i);
else
doanotherthing();
一切看起來很正常，但是仔細想想。這個巨集會展開成：
if(temp)
if(condition) dosomething();
else
doanotherthing();
這時的else不是與第一個if語句匹配，而是錯誤的與第二個if語句進行了匹配，編譯通過了，但是執行的結果一定是錯誤的。
為了避免這個錯誤，我們使用do{….}while(0) 把它包裹起來，成為一個獨立的語法單元，從而不會與上下文發生混淆。同時因為絕大多數的編譯器都能夠識別do{…}while(0)這種無用的迴圈並進行優化，所以使用這種方法也不會導致程式的效能降低。
另一個講解
這是為了含多條語句的巨集的通用性
因為預設規則是巨集定義最後是不能加分號的，分號是在引用的時候加上的
比如定義了一個巨集fw(a,b)，那麼在c檔案裡一定是這樣引用
fw(a,b);
如果不用do...while，那麼fw就得定義成:
#define fw(a,b) {read((a));write((b));}
那這樣fw(a,b);展開後就成了:
{read(a);write(b);};
最後就多了個分號，這是語法錯誤
而定義成do...while的話，展開後就是:
do{read(a);write(b);}while(0); 完全正確
所以要寫一個包含多條語句的巨集的話，不用do...while是不可能的
巨集中#和##的用法
一、一般用法我們使用#把巨集引數變為一個字串,用##把兩個巨集引數貼合在一起.
用法:
＃include<cstdio>
＃include<climits>
using namespace std;
#define STR(s) #s
#define CONS(a,b) int(a##e##b)
int main()
{
printf(STR(vck)); // 輸出字串vckprintf(%d\n, CONS(2,3)); // 2e3 輸出:2000
return 0;
}
二、當巨集引數是另一個巨集的時候
需要注意的是凡巨集定義裡有用'#'或'##'的地方巨集引數是不會再展開.
1, 非'#'和'##'的情況
#define TOW (2)
#define MUL(a,b) (a*b)
printf(%d*%d=%d\n, TOW, TOW, MUL(TOW,TOW));
這行的巨集會被展開為：
printf(%d*%d=%d\n, (2), (2), ((2)*(2)));
MUL裡的引數TOW會被展開為(2).
2, 當有'#'或'##'的時候
#define A (2)
#define STR(s) #s
#define CONS(a,b) int(a##e##b)
printf("int max: %s\n", STR(INT_MAX)); // INT_MAX ＃include<climits>
這行會被展開為：
printf("int max: %s\n", #INT_MAX);
printf(%s\n, CONS(A, A)); // compile error
這一行則是：
printf(%s\n, int(AeA));
INT_MAX和A都不會再被展開, 然而解決這個問題的方法很簡單. 加多一層中間轉換巨集.
加這層巨集的用意是把所有巨集的引數在這層裡全部展開, 那麼在轉換巨集裡的那一個巨集(_STR)就能得到正確的巨集引數.
#define A (2)
#define _STR(s) #s
#define STR(s) _STR(s) // 轉換巨集
#define _CONS(a,b) int(a##e##b)
#define CONS(a,b) _CONS(a,b) // 轉換巨集
printf(int max: %s\n, STR(INT_MAX)); // INT_MAX，int型的最大值，為一個變數 ＃include<climits>
輸出為: int max: 0x7fffffff
STR(INT_MAX) --> _STR(0x7fffffff) 然後再轉換成字串；
printf(%d\n, CONS(A, A));
輸出為：200
CONS(A, A) --> _CONS((2), (2)) --> int((2)e(2))
三、'#'和'##'的一些應用特例
1、合併匿名變數名
#define __ANONYMOUS1(type, var, line) type var##line
#define _ANONYMOUS0(type, line) __ANONYMOUS1(type, _anonymous, line)
#define ANONYMOUS(type) _ANONYMOUS0(type, __LINE__)
例：ANONYMOUS(static int); 即: static int _anonymous70; 70表示該行行號；
第一層：ANONYMOUS(static int); --> __ANONYMOUS0(static int, __LINE__);
第二層：--> ___ANONYMOUS1(static int, _anonymous, 70);
第三層：--> static int _anonymous70;
即每次只能解開當前層的巨集，所以__LINE__在第二層才能被解開；
2、填充結構
#define FILL(a) {a, #a}
enum IDD{OPEN, CLOSE};
typedef struct MSG{
IDD id;
const char * msg;
}MSG;
MSG _msg[] = {FILL(OPEN), FILL(CLOSE)};
相當於：
MSG _msg[] = {{OPEN, “OPEN”},
{CLOSE, ”CLOSE“}};
3、記錄檔名
#define _GET_FILE_NAME(f) #f
#define GET_FILE_NAME(f) _GET_FILE_NAME(f)
static char FILE_NAME[] = GET_FILE_NAME(__FILE__);
4、得到一個數值型別所對應的字串緩衝大小
#define _TYPE_BUF_SIZE(type) sizeof #type
#define TYPE_BUF_SIZE(type) _TYPE_BUF_SIZE(type)
char buf[TYPE_BUF_SIZE(INT_MAX)];
--> char buf[_TYPE_BUF_SIZE(0x7fffffff)];
--> char buf[sizeof 0x7fffffff];
這裡相當於：
char buf[11];