在 C 中使用宏而不是函數有什么好處？

Question

第一個代碼：

#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;
}

第二個代碼：

#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;
}

兩個代碼相同的 output：矩形面積為：50

我的問題：很明顯，C 語言中的宏與函數相同，但宏比函數占用更少的空間（更少的行）。 這是使用宏而不是函數的唯一好處嗎？ 因為它們看起來大致相同。

Answer 1

宏絕對不同於函數。 宏是文本替換¹ ; 它們不像函數那樣被調用。

你的AREA宏的問題是，如果你傳遞一個像AREA(l1+x,l2)這樣的表達式，它會表現不佳 - 這將擴展為(l1+x * l2) ，它不會做你想要的。 Arguments 到宏不被評估，它們被擴展到位。

宏和類似函數的宏對於創建符號常量、簡化重復的文本塊以及實現粗略的類似模板的行為很有用。

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1. 嚴格來說都是token替換，但是原理是一樣的。

Answer 2

宏很有用的一種情況是當您將它們與__FILE__和__LINE__結合使用時。

我在Bismon軟件項目中有一個具體的例子。 在其文件cmacros_BM.h我定義

// 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__)

和致命錯誤正在調用類似（來自文件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);

當fopen失敗時，致命錯誤消息會顯示該FATAL_BM宏調用的源文件和行號。

fatal_stop_at_BM function 在文件main_BM.c中定義

另請注意，您的一些 C 文件可能由GNU bison 、 GNU m4 、 ANTLR 、 SWIG等程序生成，並且GNU autoconf也使用預處理器符號。

還要研究Linux kernel的源代碼。 它廣泛使用宏。

最重要的是，閱讀 C 編譯器的文檔（例如GCC ）。 許多 C 編譯器可以向您顯示 C 代碼的預處理形式。

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您的

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

是錯誤的，如果您希望AREA(x+2,y-3)按預期工作，則應為#define AREA(l, b) ((l) * (b)) 。

出於性能原因，您可以將 function 定義為

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

也可以看看：

• 現代C書；
• 此C 參考網站；
• GNU cpp的文檔；
• GCC 編譯器的文檔（作為gcc -Wall -Wextra -g調用）；
• 如何編寫您的GCC 插件；
• 一些最近的草案 C 標准，如n1570 ；
• 自由軟件項目的源代碼中的宏使用示例，例如...
• GNU 使
• 或GNU findutils ；
• 簡單的 Nils Weller 的 C 編譯器及其源代碼
• Frama-C static 分析儀（開源）
• Clang static 分析儀（開源）
• Tiny C編譯器
• 這份關於 Bismon 的報告草案
• 戰車歐洲項目
• DECODER歐洲項目
• 各種提到 C 的ACM SIGPLAN會議論文。
• 人工智能的一些章節：有意識機器的良心書（ISBN 13：978-1848211018）描述了一個軟件（ CAIA ，符號人工智能）生成其 C 代碼的所有 50 萬行代碼（以及同一作者的此博客，已故的雅克·皮特拉）
• 龍書的一些章節（解釋編譯器）
• 關於A retargetable C 編譯器ISBN-13: 978-0805316704 的書

Answer 3

我同意@Eric Postpischil。 舊的編譯器不支持宏，它們對宏一無所知。 因此，如果您使用舊的編譯器，這會使調試變得更加困難。

這是使用宏而不是函數的唯一好處嗎？

不，宏是類似函數的，只能用於定義非常簡單的東西，例如簡單的公式，但不建議使用它們定義 C function 因為它們試圖將所有內容都線性化和平坦化，這就是您可能面臨軟件設計問題的原因他們使調試更加困難。 所以，這並不總是一個好處。

在你的情況下，我認為這不是一個大而嚴重的問題。