C 預處理器指令是否每次都重新計算？

Question

我有這行代碼：

#define ALPHABET_SIZE 'z' - 'a' + 1

當我將鼠標懸停在代碼中的任何地方 ALPHABET_SIZE 上時，它告訴我它擴展為'z' - 'a' + 1 。 所以我想知道每次在我的代碼中使用 ALPHABET_SIZE 時是否必須重新計算這個表達式？ 如果是這樣，我怎樣才能防止重新計算？

Answer 1

#define ALPHABET_SIZE 'z' - 'a' + 1

預處理器替換每個ALPHABET_SIZE

和

'z' - 'a' + 1

然后編譯器很可能會執行常量折疊優化，用 26 替換計算。

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Demo https://godbolt.org/z/Mo46db ，表達式用gcc 10.2替換為26

Answer 2

C 標准僅指定程序的可觀察行為，而不指定它們在幕后如何工作。

是否每次都重新計算'z' - 'a' + 1不會影響可觀察行為，因此由實現來決定。

通常，您可以期望合理的編譯器在編譯時計算結果，尤其是在啟用優化時。

Answer 3

考慮以下程序：

#define ALPHABET_SIZE 'z' - 'a' + 1

#include <stdio.h>


int main(void)
{
    printf("%d\n", 2*ALPHABET_SIZE);
    printf("%d\n", ALPHABET_SIZE*2);
}

在我的 C 實現中，這會打印“148”和“27”。 發生這種情況是因為，在第一個printf ， 2*ALPHABET_SIZE被替換為2*'z' - 'a' + 1 ，它被評估為(2*'z') - 'a' + 1 ，並且在第二個中printf ， ALPHABET_SIZE*2被替換為'z' - 'a' + 1*2 ，計算結果為'z' - 'a' + (1*2) 。 由於它們產生了兩種不同的結果，證明了用C語義進行預處理並不能用一次計算的單個表達式結果代替宏； 它必須產生其他東西（實際上是一系列預處理器標記），隨后在上下文中重新解釋。