c - C 中的预处理器宏

Question

我是 C 编程的新手，实际上是编程的新手，最近学习了在预处理器指令方面使用宏。尽管我对它越来越熟悉，但我从教科书中得到的以下练习让我感到困惑，因为我没有从中得到解决方案或一般的“外卖类(class)”。

在我在这里写这个问题之前，我尝试通过添加一些 printf() 来自己执行代码以获得正确答案，但它甚至没有编译。现在，在我写下问题和代码之前，我想明确指出这是一个自学问题，我不想用一个很多人会觉得微不足道的问题来冒犯这里的人。我只想了解发生了什么。

代码如下

int x=2, y=3, a=4,b=5;
#define MAX(x, y) x > y x : y 
int c,d,e,f; 
c = MAX( a, 3 );
d = MAX( y, x ); 
e = MAX( ++x, 1 ); 
f = MAX( b, MAX (6, 7) ); 

我被要求给出 c、d、e 和 f 的值。还有一个额外的提示，虽然它是这样命名的，但上面的宏不是最大运算符。因此，我不认为例如“明显”的猜测max(a,3) = 4 是正确的。因此，我不知道发生了什么。

编辑:我忘了提及:我知道正确使用时缺少括号。但是我被特别要求评估没有它们的条款。因此我很困惑，因为我不确切知道结果如何变化以及函数在没有包含这些内容的情况下的行为。

Answer 1

按原样展开宏，我们得到以下内容:

Original                   Expanded
--------                   --------
c = MAX( a, 3 );           c = a>3 a : 3;
d = MAX( y, x );           d = y>x y : x;
e = MAX( ++x, 1 );         e = ++x>1 ++x : 1;
f = MAX( b, MAX (6, 7) );  f = b>MAX (6, 7) b : MAX (6, 7);
                           f = b>6>7 6 : 7 b : 6>7 6 : 7;

宏扩展只是愚蠢的文本替换——语法、范围、优先级、关联性、值、副作用等，在扩展宏时根本不考虑(宏扩展发生在源代码被提供给编译器本身)。

显然，上面的扩展表达式都不会编译。为此，我们需要修复 MAX宏定义为

#define MAX( x, y ) x>y ? x : y

现在我们得到以下内容:

Original                   Expanded
--------                   --------
c = MAX( a, 3 );           c = a>3 ? a : 3;
d = MAX( y, x );           d = y>x ? y : x;
e = MAX( ++x, 1 );         e = ++x>1 ? ++x : 1;
f = MAX( b, MAX (6, 7) );  f = b>MAX (6, 7) ? b : MAX (6, 7);
                           f = b>6>7 ? 6 : 7 ? b : 6>7 ? 6 : 7;

更好。上面的扩展表达式可以编译，但最后两个表达式不会像您期望的那样做任何事情。 e不会得到 x 的最大值和 1 , 它会得到 x+2或 1 ( ? 引入了一个序列点，因此行为不是未定义的)。 f得到...东西，不记得 > 的结合律和 ?:副手，不太愿意把它挖出来。

同样，宏在扩展其参数时不考虑优先级和关联性。假设我们写了一个宏 CUBE执行以下操作:

#define CUBE(x) x * x * x

我们称之为

y = CUBE( 2 + 3 );

扩展为

y = 2 + 3 * 2 + 3 * 2 + 3;

这给了我们值 17，而我们可能期望的是 125。

定义 MAX 的正确方法宏是

#define MAX( x, y ) ((x) > (y) ? (x) : (y))

我们不仅将每个参数括起来，而且将整个表达式括起来。这样，不仅在将复杂表达式作为参数传递时，而且在将此宏作为参数传递给另一个宏时(如上一个示例)，优先级和结合性都得到保留:

Original                   Expanded
--------                   --------
c = MAX( a, 3 );           c = ((a) > (3) ? (a) : (3));
d = MAX( y, x );           d = ((y) > (x) ? (y) : (x));
e = MAX( ++x, 1 );         e = ((++x) > (1) ? (++x) : (1));
f = MAX( b, MAX (6, 7) );  f = ((b) > (MAX (6, 7)) ? (b) : (MAX (6, 7)));
                           f = ((b) > ((6) > (7) ? (6) : (7)) ? (b) : ((6) > (7) ? (6) : (7)));

这一次，f将像您期望的那样进行评估。

评价e仍然有问题( ++x 仍然可以计算两次)。对于不止一次扩展其参数的宏来说，这是一个普遍的问题 - 具有副作用的参数可以被评估多次，这将导致错误的答案或未定义的行为。