以下 C 宏示例如何编译？

Question

下面的代码没有给出正确的 output。

#include <stdio.h>
#define PI 22/7
#define AREA(r)  PI * r * r
int main() {
    printf("Pi: %d\n", PI);
    printf("Area: %d\n", AREA(8));
    return 0;
}

而下面的代码给出了正确的（最近的）output。

#include <stdio.h>
#define PI 22/7
#define AREA(r)  r * r * PI
int main() {
    printf("Pi: %d\n", PI);
    printf("Area: %d\n", AREA(8));
    return 0;
}

这些代码究竟有何不同？

为什么会这样？ 我无法理解上述两种代码如何给出不同答案之间的区别。

Answer 1

问题是您的PI宏：

#define PI 22/7

这有两个问题：(1) 它没有包含在括号中，以防止它的某些部分更紧密地绑定到它展开的表达式的其他部分，以及 (2) 它正在做 integer 除法。

如果你有22/7本身，它只是3 。 大概这不是你想要的。 但是同样有问题的AREA宏看起来像这样：

#define AREA(r)  r * r * PI

随着PI展开，这相当于：

#define AREA(r)  r * r * 22/7

假设r是一个简单的变量或常量，这相当于：

#define AREA(r)  (r * r * 22) / 7

如果r是一个integer，它仍然在做integer除法，但它只是在最后截断，所以结果会更准确。

请注意， AREA自身有两个问题：(1) 它没有将其参数r括在括号中，以及 (2) 它没有将整个表达式括在括号中。

对于问题 (1)，想象将2+3作为r 。 由于乘法关联比加法更紧密，这显然不会做你想要的。

如果您想要一个准确的结果，您通常会为 pi 使用一个准确的浮点值，而不是极其不准确的近似值 22/7。 但是如果你确实想使用 22/7，你仍然应该为它使用一个浮点值：

#define PI (22.0/7.0)

然后你可以修复AREA ：

#define AREA(r)  (PI * (r) * (r))

这将适当地保护 arguments 和最终结果在扩展后不会重新关联，但请注意结果的类型为double 。 另请注意，它的参数r被计算了两次。

但是更好地近似于 pi 是可取的。 在 Linux 上， math.h导出M_PI ，这要准确得多。

Answer 2

尝试扩展宏。 第一个是 22 / 7 * 8 * 8。所有值都是整数，所以会出现舍入误差，计算结果基本上是 3 * 8 * 8 = 192。

第二个表达式是 8 * 8 * 22 / 7。所以计算结果是 1408 / 7 = 201。

Answer 3

乘法和除法是从左到右进行的。 因此，第一个示例中的 AREA(8) 扩展为 22/7 * 8 * 8，其计算方式如下：(((22/7) * 8) * 8)，即 3 * 8 * 8 = 192。

另一个变体给出：(((8*8)*22)/7) = (64 * 22)/7 = 1408/7 = 201。

如果您想要更高的精度，请使用浮点数，即 #define PI (22.0/7.0) 或者，为什么不使用更好的 pi 近似值：#define PI (3.141593)

但是你应该在 printf 中使用 %f。（正如 Jabberwocky 评论的那样）