Именованные константы и макроопределения

Директива #define обычно используется для замены часто используемых в программе констант, ключевых слов, операторов и выражений осмысленными идентификаторами. Идентификаторы, которые заменяют числовые или текстовые константы либо произвольную последовательность символов, называются именованными константами. Идентификаторы, которые представляют некоторую последовательность действий, заданную операторами или выражениями языка Си, называются макроопределениями. Макроопределения могут иметь аргументы. Обращение к макроопределению в программе называется макровызовом.

В языке Си принято записывать идентификаторы именованных констант и макроопределений символами верхнего регистра, чтобы отличать их от имен переменных и функций. Это, однако, не является требованием языка Си.

Директива #undef отменяет текущее определение именованной константы. Только когда определение отменено, именованной константе может быть сопоставлено другое значение. Однако многократное повторение определения с одним и тем же значением не считается ошибкой.

Макроопределение напоминает по синтаксису определение функции. Однако замена вызова функции макровызовом может повысить скорость выполнения программы, поскольку для макроопределения не требуется генерировать вызывающую последовательность, которая занимает относительно большое время (засылка аргументов в стек, передача управления и т.п.). С другой стороны, многократное употребление макроопределения в программе может потребовать значительно большей памяти, чем вызовы функции (код для функции генерируется один раз, а для макроопределения — столько раз, сколько имеется макровызовов в программе).

Имеется возможность задавать определения именованных констант не только в исходном тексте, но и в командной строке компиляции.

Имеется ряд предопределенных идентификаторов, которые нельзя использовать в директивах #define и #undef в качестве идентификаторов. Они рассмотрены в разделе 7.9 "Псевдопеременные".

7.2.1 Директива #define

Синтаксис:

#define <идентификатор> <текст>

#define <идентификатор> <список параметров> <текст>

Директива #define заменяет все вхождения <идентификатора> в исходном файле на <текст>, следующий в директиве за <идентификатором>. Этот процесс называется макроподстановкой, <идентификатор> заменяется лишь в том случае, если он представляет собой отдельную лексему. Например, если <идентификатор> является частью строки или более длинного идентификатора, он не заменяется. Если за <идентификатором> следует <список параметров>, то директива определяет макроопределение с аргументами.

<Текст> представляет собой набор лексем, таких как ключевые слова, константы, идентификаторы или выражения. Один или более пробельных символов должны отделять <текст> от <идентификатора> (или от заключенных в скобки параметров). Если текст не умещается на строке, то он может быть продолжен на следующей строке; для этого следует набрать в конце строки символ обратный слэш и сразу за ним нажать клавишу ENTER.

<Текст> может быть опущен. В этом случае все экземпляры <идентификатора> будут удалены из исходного текста программы. Тем не менее, сам <идентификатор> рассматривается как определенный и при проверке директивой #if дает значение 1 (смотри раздел 7.4.1).

<Список параметров>, если он задан, содержит один или более идентификаторов, разделенных запятыми. Идентификаторы в списке должны отличаться друг от друга. Их область действия ограничена макроопределением, в котором они заданы. Список должен быть заключен в круглые скобки. Имена формальных параметров в <тексте> отмечают позиции, в которые должны быть подставлены фактические аргументы макровызова. Каждое имя формального параметра может появиться в <тексте> произвольное число раз.

В макровызове следом за <идентификатором> записывается в круглых скобках список фактических аргументов, соответствующих формальным параметрам из <списка параметров>. <Текст> модифицируется путем замены каждого формального параметра на соответствующий фактический аргумент. Списки фактических аргументов и формальных параметров должны содержать одно и то же число элементов.

Примечание. Не следует путать подстановку аргументов в макроопределение с передачей аргументов функции. Подстановка в препроцессоре носит чисто текстовый характер. Никаких вычислений или преобразований типа при этом не производится.

Выше уже говорилось, что макроопределение может содержать более одного вхождения данного формального параметра. Если формальный параметр представлен выражением с побочным эффектом, то это выражение будет вычисляться более одного раза, а вместе с ним каждый раз будет возникать и побочный эффект. Результат выполнения в этом случае может быть ошибочным.

Внутрь <текста> в директиве #define могут быть вложены имена других макроопределений или констант. Их расширение производится лишь при расширении <идентификатора> этого <текста>, а не при его определении директивой #define. Это надо учитывать, в частности, при взаимодействии вложенных именованных констант и макроопределений с директивой #undef: к моменту расширения содержащего их текста они могут уже оказаться отменены директивой #undef.

После того как выполнена макроподстановка, полученная строка вновь просматривается для поиска других имен констант и макроопределений. При повторном просмотре не принимается к рассмотрению имя ранее произведенной макроподстановки. Поэтому директива

#define х х

не приведет к зацикливанию препроцессора.

Примеры.

/* пример 1 */

#define WIDTH 80

#define LENGTH (WIDTH + 10)

/* пример 2 */

#define FILEMESSAGE "Попытка создать файл\

не удалась из-за нехватки дискового пространства"

/* пример 3 */

#define REG1 register

#define REG2 register

#define REG3

/* пример 4 */

#define MAX(x, y)((x)>(у))? (x): (у)

/* пример 5 */

#define MULT(a, b) ((a)*(b))

В первом примере идентификатор WIDTH определяетсякак целая константа со значением 80, а идентификатор LENGTH — как текст (WIDTH + 10). Каждое вхождение идентификатора LENGTH в исходный файл будет заменено на текст (WIDTH + 10), который после расширения идентификатора WIDTH превратится в выражение (80 + 10). Скобки, окружающие текст (WIDTH + 10), позволяют избежать ошибок в операторах, подобных следующему:

var = LENGTH * 20;

После обработки препроцессором оператор примет вид:

var = (80 + 10)* 20;

Значение, которое присваивается var, равно 1800. В отсутствие скобок в макроопределении оператор имел бы следующий вид:

var = 80 + 10*20;

Значение var равнялось бы 280, поскольку операция умножения имеет более высокий приоритет, чем операция сложения.

Во втором примере определяется идентификатор FILEMESSAGE. Его определение продолжается на вторую строку путем использования символа обратный слэш непосредственно перед нажатием клавиши ENTER.

В третьем примере определены три идентификатора, REG1, REG2, REG3. Идентификаторы REG1 и REG2 определены как ключевые слова register. Определение REG3 опущено и, таким образом, любое вхождение REG3 будет удалено из исходного файла. В разделе 7.4.1 приведен пример, показывающий, как эти директивы могут быть использованы для задания класса памяти register наиболее важным переменным программы.

В четвертом примере определяется макроопределение МАХ. Каждое вхождение идентификатора МАХ в исходном файле заменяется на выражение ((x)>(у))?(x):(у), в котором вместо формальных параметров х и у подставлены фактические. Например, макровызов

МАХ(1,2)

заменится на выражение

((1)>(2))?(1):(2)

а макровызов

MAX(i, s[i])

заменится на выражение

((i) > (s(i]))?(i):(s(i])

Обратите внимание на то, что в этом макроопределении аргументы с побочными эффектами могут привести к неверным результатам. Например, макровызов

MAX(i, s[i++])

заменится на выражение

((i)>(s[i++]))?(i):(s[i++])

Операнды операции > могут быть вычислены в любом порядке, а значение переменной i зависит от порядка вычисления. Поэтому результат выражения непредсказуем. Кроме того, возможна ситуация, когда переменная i будет инкрементирована дважды, что, вероятно, не требуется.

В пятом примере определяется макроопределение MULT. Макровызов MULT(3,5) в тексте программы заменяется на (3)*(5). Круглые скобки, в которые заключаются фактические аргументы, необходимы в тех случаях, когда аргументы макроопределения являются сложными выражениями. Например, макровызов

MULT(3+4,5+6)

заменится на (3+4)*(5+6), что равняется 76. В отсутствие скобок результат подстановки 3+4*5+6 был бы равен 29.

Дата добавления: 2014-11-16