宏函数

宏替换：

定义宏名：

    #define 宏名 会被替换的内容

使用宏名：

printf("%d\n",宏名);
注意：在预处理阶段，预处理器会把代码使用的宏名替换成宏名后面的那段内容。

宏常量：

#define 宏名 字面值数据
给没有意义的字面值数据，取一个有意义名字，代替它，这样可以提高代码的可读性、可扩展性，还可以方便代码扩展。

宏表达式：

#define 宏名 表达式、操作、更复杂的标识符 
#define STU_FORMAT "%s %c %hd %d"
#define sf scanf
#define YEAR_SEC (3600*24*365ul)

预定义的宏：

编译器预定义的宏：

    __FILE__ 获取当前文件名
    __func__ 获取当前函数名
    __LINE__ 获取当前行号
    __DATE__ 获取当前日期
    __TIME__ 获取当前时间
    __WORDSIZE 获取当前编译器的位数
    适合用来显示警告、错误信息。

标准库预定义的宏：

    limits.h 头文件中定义的所有整数类型最大值、最小值
    #define SCHAR_MIN (-128)
    #define SCHAR_MAX 127 
    #define UCHAR_MAX 255

    #define SHRT_MIN  (-32768)
    #define SHRT_MAX  32767
    #define USHRT_MAX 65535

    #define INT_MIN   (-INT_MAX - 1)
    #define INT_MAX   2147483647
    #define UINT_MAX  4294967295U

    #define LLONG_MAX    9223372036854775807LL
    #define LLONG_MIN    (-LLONG_MAX - 1LL)
    #define ULLONG_MAX   18446744073709551615ULL

    stdlib.h 头文件定义两个结标志
    #define EXIT_SUCCESS (0)
    #define EXIT_FAILURE (-1)

宏函数：

#define 宏名(a,b,c,...) a+b*c

宏函数不是真正的函数，而是带参数的宏，只是使用方法像函数而已。
在代码中使用宏函数，预处理时会经历两次替换，第一次把宏函数替换成它后面的一串代码、表达式，第二次把宏函数中的参数替换到表达式中。
如果宏函数后面的代码有多行，可以使用大括号包括，进行保护。

       #define 宏名(a,b,c,...) {代码1; 代码2; ...}

宏函数后面的代码不能直接换行，如果代码确定太长，可以使用续行符换行。

#define 宏名(a,b,c,...) {   \
  代码1; \
  代码2; \
  ...    \
}

注意：以上写法使用者可以不加分号，统一语法的一致性，强制使用者加分在宏函数末尾加分号，可以写成以下格式

#define 宏名(a,b,c,...) do{   \
    代码1; \
    代码2; \
    ...    \
}while(0)

普通函数与宏函数的优缺点？

宏函数的优点：

1、执行速度快，它不是真正的函数调用，而是代码替换，不会经历传参、跳转、
返回值。
2、不会检查参数的类型，因此通用性强。
宏函数的缺点：
1、由于它不是真正的函数调用，而是代码替换，每使用一次，就会替换出一份代码，会造成代码冗余、编译速度慢、可执行文件变大。
2、没有返回值，最多可以有个执行结果。
3、类型检查不严格，安全性低。
4、无法进行递归调用。

函数的优点：

1、不存在代码冗余的情况，函数的代码只会在代码段中存储一份，使用时跳转过去执行，执行结束后再返回，还可以附加返回值。
2、安全性高，会对参数进行类型检查。
3、可以进行递归调用，实现分治算法。

函数的缺点：

1、相比宏函数它的执行速度慢，调用时会经历传参、跳转、返回等过程，该过程耗费大量的时间。
2、类型专用，形参什么类型，实参必须是什么类型，无法通用。

什么样的代码适合封装成宏函数？

1、代码量少，即使多次使用也不会造成代码段过度冗余。
2、调用次数，但执行次数多。
3、对返回值没有要求。

设计宏时要注意的问题：

1、末尾不要加分号。
2、多加小括号防止产生二义性。
3、不要使用自加、自减的变量给宏函数提供参数。

练习3：封装一个malloc、free函数

    my_malloc 它要记录my_malloc的调用位置，申请到的内存地址
    my_free 它要记录my_free的调用位置，释放到的内存地址

void* _my_malloc(size_t size,const char* file,const char* func,size_t line)
{
    void* ptr = malloc(size);
    printf("%s %s %d 申请了%d字节的内存，地址是%p\n",file,func,line,size,ptr);
    return ptr;
}
// 由于my_malloc必须有返回值，所以只能使用这种方式中转一下
#define my_malloc(size) _my_malloc(size,__FILE__,__func__,__LINE__)

#define my_free(ptr) {\
    free(ptr);\
    printf("%s %s %d 释放了内存 %p\n",__FILE__,__func__,__LINE__,ptr);\
}

条件编译：

条件语句(if、switch、for、while、do while)会根据条件选择执行哪些代码，预处理器根据条件选择哪些代码参与下一步的编译。

负责条件编译的预处理指令有：

    #if/#ifdef/#ifndef/#else if#else/#endif

头文件卫士：

#ifndef FILE_H // 判断FILE_H宏是否正在，不存在则条件为真
#define FILE_H // 定义FILE_H宏

#endif//FILE_H // #ifndef的结尾

这种固定写法，一般在头文件中使用，它能防止头文件被重复包含。

注释代码：

// 只能注释单行代码，早期的编译器不支持该用
/* 多行注释，但不能嵌套 */
#if 0|1
可注释大块代码，可以嵌套
#endif

版本、环境判断：

编译器的位数：

    #if __WORDSIZE == 64
    #endif

操作系统：

    #if __linux__
    #endif 

    #if __WIN32 | __WIN32__ | __WIN64__
    #endif

判断gcc还是g++：

    #if __cplusplus

    #else 

    #endif

不常用的预处理指令：

#line <常整数> 设置代码的行号，目前没有发现它有什么用
#error "在预处理阶段提示错误信息"，一旦预处理遇到它，将不再继续编译，它不能单独使用必须与条件判断系列语句配合使用 
#warning "在预处理阶段提示警告信息" 不能建议单独使用，最好与条件判断系列语句配合使用。
#pragma GCC poison <标识符> 把标识符设置病毒，禁止在代码中使用

每个系统在进行对齐和补齐都有一个最大对齐和补齐字节数n，也就是超出n字节按n字节计算，例如：linux32系统n=4，windows32 n=8

#pragma pack(n)  设置最大对齐和补齐字节数
设置要求：
    1、n < 系统默认的最大对齐、补齐字节数
    2、n必须是2的x次方，也就是必须是1、2、4、8、16这一类的整数

宏函数的变长参数：

#define func(...) __VA_ARGS__
注意：这种用法必须配合，printf/fprintf/sprintf系列支持变长参数的函数使用。

在编译时定义宏：

gcc xxx.c -D ARR_LEN=3
-D ARR_LEN=3 <=> #define ARR_LEN 3

DEUBG宏：

专门用于调试程序的宏函数，这种宏函数在程序测试、调试、试运行阶段执行，在程序正式上线阶段不执行。

宏函数