C语言宏定义概述
宏定义又称为宏替换，在程序编译的时候对宏定义的内容进行替换。
正如C语言中所讲，函数的使用可以使程序更加模块化，便于组织，而且可重复利用，但在发生函数调用时，需要保留调用函数的现场，以便子函数执行结束后能返回继续执行，同样在子函数执行完后要恢复调用函数的现场，这都需要一定的时间，如果子函数执行的操作比较多，这种转换时间开销可以忽略，但如果子函数完成的功能比较少，甚至只完成一点操作，如一个乘法语句的操作，则这部分转换开销就相对较大了，但使用带参数的宏定义就不会出现这个问题，因为它是在预处理阶段即进行了宏展开，在执行时不需要转换，即在当地执行。宏定义可完成简单的操作，但复杂的操作还是要由函数调用来完成，而且宏定义所占用的目标代码空间相对较大。所以在使用时要依据具体情况来决定是否使用宏定义。
1、定义常量
#define指令用于定义常量- 用大写字母表示宏定义，以便于和变量区分开来。
例如：
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#define MAX_VALUE 100
2、定义函数
- 宏定义的函数不能指定参数类型
例如：
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#define SQUARE(x) ((x) * (x))
#define MAX(a, b) ((a) > (b) ? (a) : (b))
3、位运算符
例如：
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#define BIT(x) (1 << (x))
int n = 5;
if ((n & BIT(2)) != 0) {
printf("The 2nd bit of n is set\n");
}
4、计算数组的数量
例如：
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#define ARRAY_SIZE(arr) (sizeof(arr) / sizeof(arr[0]))
int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5};
int size = ARRAY_SIZE(arr); // size等于5
5、转字符串
#XSTRING运算符用于将宏参数转换为字符串常量；
例如：
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#define STRINGIFY(x) #x
printf("%s\n", STRINGIFY(foo)); // 输出 "foo"
6、拼接
##运算符用于将两个标记合并为一个标记，并用于定义函数、数据结构等。
例如：
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#define CONCAT(x, y) x##y
int CONCAT(prefix, a) = 1; // 定义变量 "prefixa" 并赋值为 1
7、取消定义
#undef用于取消宏定义
例如：
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#define DEBUG
// ...
#undef DEBUG
上述代码中，首先定义了宏DEBUG，然后使用#undef指令取消宏定义。
8、条件编译
- 使用条件编译可以根据不同的情况编译不同的代码；
- #if、#elif、#else、#endif指令用于条件编译。
例如：
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#define MODE 2
#if MODE == 1
#define MAX_VALUE 50
#elif MODE == 2
#define MAX_VALUE 100
#else
#define MAX_VALUE 200
#endif
// ...
上述代码中，根据宏MODE的值来定义宏常量MAX_VALUE的值，并根据不同情况编译不同的代码。
9、使用可变参数宏
- 可变参数宏可以使用不定数量的参数；
- #define指令可以定义可变参数宏。
例如：
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#include <stdio.h>
#include <stdarg.h>
#define DEBUG_PRINT(...) debug_print(__FILE__, __LINE__, __VA_ARGS__)
void debug_print(const char* file, int line, const char* format, ...)
{
va_list arg_ptr;
va_start(arg_ptr, format);
printf("%s:%d: ", file, line);
vprintf(format, arg_ptr);
printf("\n");
va_end(arg_ptr);
}
int main()
{
int a = 5;
DEBUG_PRINT("a = %d", a); // 输出 "main.c:XX: a = 5"
return 0;
}
上述代码中，定义了可变参数宏DEBUG_PRINT，使用可变参数宏可以方便地在程序中输出调试信息。
10、使用静态断言
- 使用静态断言可以在编译阶段检查代码的正确性；
- #define指令可以定义静态断言。
例如：
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#define STATIC_ASSERT(expr) typedef char static_assertion[(expr) ? 1 : -1]
STATIC_ASSERT(sizeof(int) == 4); // 检查int是否为4个字节
上述代码中，定义了静态断言宏STATIC_ASSERT，用于检查int是否为4个字节。如果检查结果为真，则重新声明一个char类型为数组，正确的话数组长度为1，否则数组长度为-1，在编译期间将会发生错误。
这些宏定义小妙招和技巧可以帮助我们更好地使用C语言，提高代码的可读性、可维护性和可扩展性。
11、宏定义中的do…while(0)
do...while(0)在宏定义中使用较多，原因为，在宏定义展开的时候不会出错。
在Linux和其它代码库里的，很多宏实现都使用do/while(0)来包裹他们的逻辑，这样不管在调用代码中怎么使用分号和大括号，而该宏总能确保其行为是一致的。
参考：
C语言宏#define(精通详解) - 知乎 (zhihu.com)
do{…}while(0)的妙用 - 简书 (jianshu.com)
chatGPT