在 C 中使用宏而不是函数有什么好处？

Question

第一个代码：

#include <stdio.h>
 
int area(int a,int b){
        int area1 = a*b;
        return area1;
    }
int main()
{
    
    int l1 = 10, l2 = 5, area2;
 
    area2 = area(l1,l2);
 
    printf("Area of rectangle is: %d", area2);
 
    return 0;
}

第二个代码：

#include <stdio.h>
 
// macro with parameter
#define AREA(l, b) (l * b)

int main()
{
    int l1 = 10, l2 = 5, area;
 
    area = AREA(l1, l2);
 
    printf("Area of rectangle is: %d", area);
 
    return 0;
}

两个代码相同的 output：矩形面积为：50

我的问题：很明显，C 语言中的宏与函数相同，但宏比函数占用更少的空间（更少的行）。 这是使用宏而不是函数的唯一好处吗？ 因为它们看起来大致相同。

Answer 1

宏绝对不同于函数。 宏是文本替换¹ ; 它们不像函数那样被调用。

你的AREA宏的问题是，如果你传递一个像AREA(l1+x,l2)这样的表达式，它会表现不佳 - 这将扩展为(l1+x * l2) ，它不会做你想要的。 Arguments 到宏不被评估，它们被扩展到位。

宏和类似函数的宏对于创建符号常量、简化重复的文本块以及实现粗略的类似模板的行为很有用。

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1. 严格来说都是token替换，但是原理是一样的。

Answer 2

宏很有用的一种情况是当您将它们与__FILE__和__LINE__结合使用时。

我在Bismon软件项目中有一个具体的例子。 在其文件cmacros_BM.h我定义

// only used by FATAL_BM macro
extern void fatal_stop_at_BM (const char *, int) __attribute__((noreturn));
#define FATAL_AT_BIS_BM(Fil,Lin,Fmt,...) do {                   \
    fprintf(stderr, "BM FATAL:%s:%d: <%s>\n " Fmt "\n\n",       \
            Fil, Lin, __func__, ##__VA_ARGS__);                 \
    fatal_stop_at_BM(Fil,Lin); } while(0)

#define FATAL_AT_BM(Fil,Lin,Fmt,...) FATAL_AT_BIS_BM(Fil,Lin,Fmt,##__VA_ARGS__)

#define FATAL_BM(Fmt,...) FATAL_AT_BM(__FILE__,__LINE__,Fmt,##__VA_ARGS__)

和致命错误正在调用类似（来自文件user_BM.c的示例）

  FILE *fil = fopen (contributors_filepath_BM, "r+");
  if (!fil)
    FATAL_BM ("find_contributor_BM cannot open contributors file %s  : %m",
              contributors_filepath_BM);

当fopen失败时，致命错误消息会显示该FATAL_BM宏调用的源文件和行号。

fatal_stop_at_BM function 在文件main_BM.c中定义

另请注意，您的一些 C 文件可能由GNU bison 、 GNU m4 、 ANTLR 、 SWIG等程序生成，并且GNU autoconf也使用预处理器符号。

还要研究Linux kernel的源代码。 它广泛使用宏。

最重要的是，阅读 C 编译器的文档（例如GCC ）。 许多 C 编译器可以向您显示 C 代码的预处理形式。

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您的

 // macro with parameter
 #define AREA(l, b) (l * b)

是错误的，如果您希望AREA(x+2,y-3)按预期工作，则应为#define AREA(l, b) ((l) * (b)) 。

出于性能原因，您可以将 function 定义为

inline int area(int a,int b){ return a*b; }

也可以看看：

• 现代C书；
• 此C 参考网站；
• GNU cpp的文档；
• GCC 编译器的文档（作为gcc -Wall -Wextra -g调用）；
• 如何编写您的GCC 插件；
• 一些最近的草案 C 标准，如n1570 ；
• 自由软件项目的源代码中的宏使用示例，例如...
• GNU 使
• 或GNU findutils ；
• 简单的 Nils Weller 的 C 编译器及其源代码
• Frama-C static 分析仪（开源）
• Clang static 分析仪（开源）
• Tiny C编译器
• 这份关于 Bismon 的报告草案
• 战车欧洲项目
• DECODER欧洲项目
• 各种提到 C 的ACM SIGPLAN会议论文。
• 人工智能的一些章节：有意识机器的良心书（ISBN 13：978-1848211018）描述了一个软件（ CAIA ，符号人工智能）生成其 C 代码的所有 50 万行代码（以及同一作者的此博客，已故的雅克·皮特拉）
• 龙书的一些章节（解释编译器）
• 关于A retargetable C 编译器ISBN-13: 978-0805316704 的书

Answer 3

我同意@Eric Postpischil。 旧的编译器不支持宏，它们对宏一无所知。 因此，如果您使用旧的编译器，这会使调试变得更加困难。

这是使用宏而不是函数的唯一好处吗？

不，宏是类似函数的，只能用于定义非常简单的东西，例如简单的公式，但不建议使用它们定义 C function 因为它们试图将所有内容都线性化和平坦化，这就是您可能面临软件设计问题的原因他们使调试更加困难。 所以，这并不总是一个好处。

在你的情况下，我认为这不是一个大而严重的问题。