如何评估这个 C 预处理器？答案

【问题标题】：How will this C preprocessor be evaluated ?如何评估这个 C 预处理器？
【发布时间】：2015-08-11 12:03:58
【问题描述】：

#include<stdio.h>
#define SQUARE(x) x*x
int main(){
float s=10,u=30,t=2,a;
a=2*(s-u*t)/SQUARE(t); // How is this evaluated ? 
printf("Result %f\n",a);
return 0;
}

编译器显示的输出是-100.000000。但根据我的说法，它应该是-25.000000。我应该怎么做才能纠正它，我的错误是什么？

【问题讨论】：

#define 执行文字字符串替换。所以你会得到a = 2*(s-u*t)/t*t，给定运算符的求值顺序，它将求值为a = (2*(s-u*t)/t)*t。你可能真的想要a = 2*(s-u*t)/(t*t)，所以你应该有#define SQUARE(x) ((x)*(x))
FWIW，see this.
最好的了解方式：cpp your_file.c
@SouravGhosh 我发现复合文字实际上是运算符。呜呜。
@SouravGhosh 是有道理的。

标签： c macros c-preprocessor

【解决方案1】：

#define 对您定义的字符串进行文字替换。所以表达式：

 a = 2*(s-u*t)/SQUARE(t*t)

将扩展为：

 a = 2*(s-u*t)/t*t

给定运算符的评估顺序，将评估为：

a = (2*(s-u*t)/t)*t

不是你想要的。你可能真的想要a = 2*(s-u*t)/(t*t)，所以你应该有：

#define SQUARE(x) (x*x)

或者更好，正如@Jongware 指出的那样，因为x 本身可能是一个表达式：

#define SQUARE(x) ((x)*(x))

这样，SQUARE(a+b) 这样的表达式将正确评估为 ((a+b)*(a+b))，而不是 (a+b*a+b)。

正如 cmets 中所指出的，当你的参数有副作用时，你需要注意宏表达式的结果。比如SQUARE(x++)做了什么，x做完后的值是多少？在这种情况下，它会给出(x++)*(x++)，x 的值被后递增两次，结果可能是未定义的行为（在这种情况下取决于后递增的顺序）。

【讨论】：

稍微安全一点：#define SQUARE(x) ((x)*(x))。它将（仅）消除另一个可能的陷阱：SQUARE(1+2)。
仅供参考（好吧，我想你知道 - 但为了别人的缘故）：这 only 删除了 one陷阱。它不能防止公然滥用，例如SQUARE(x++)。
@lurker 可能会改写“文字字符串替换”以避免与“字符串文字”和字符串化运算符发生词汇冲突。
@Quentin 我改写了一点。不完美，但也许更好。很难避免“字符串”这个词，因此可能会造成混淆。预处理器确实执行“文字字符串替换”，如“文字字符串替换”而不是“所谓的字符串文字的替换”
SQUARE(x++) 结果是 UB，对吧？两个增量之间没有序列点...

【解决方案2】：

预处理器是文本替换。所以你的表达变成了：

a=2*(s-u*t)/t*t;

* 和 / 具有相同的优先级，所以 2*(s-u*t) 除以 t 然后乘以 t。

【讨论】：

【解决方案3】：

说明：

宏函数SQUARE(x) x*x计算给定数'x'的平方。

第一步： float s=10, u=30, t=2, a;这里将变量 s,u,t,a 声明为浮点类型，变量 s,u,t 初始化为 10,30,2。

第二步： a = 2*(s-u*t)/SQUARE(t);变成，

=> a = 2 * (10 - 30 * 2) / t * t;这里 SQUARE(t) 被宏替换为 t*t 。

=> a = 2 * (10 - 30 * 2) / 2 * 2;

=> a = 2 * (10 - 60) / 2 * 2;

=> a = 2 * (-50) / 2 * 2 ;

=> a = 2 * (-25) * 2 ;

=> a = (-50) * 2 ;

=> a = -100;

第 3 步： printf("Result=%f", a);它打印变量“a”的值。

因此程序的输出是-100

【讨论】：

【解决方案4】：

#define SQUARE(x) x*x
int main(){
float s=10,u=30,t=2,a;
a=2*(s-u*t)/t*t; // SQUARE(t) is defined as t*t so it is 
                 // what is placed here instead of SQUARE(t)

这可能不是你想要的，因为/t*t==1。

解决方案：

#include<stdio.h>
#define SQUARE(x) ((x)*(x))

然后：

#include<stdio.h>
#define SQUARE(x) x*x
int main(){
float s=10,u=30,t=2,a;
a=2*(s-u*t)/((t)*(t)); // again, exactly as in #define SQUARE(t)

【讨论】：