详细介绍 C 语言中的 #define 宏定义

#define 是 C 语言预处理指令，用于在预处理阶段完成文本替换，不占用运行时内存，是实现代码复用、常量定义、简化复杂逻辑的核心工具。它分为无参宏和带参宏两类，底层依赖预处理阶段的"字符串替换"机制。

一、无参宏（常量定义/简单文本替换）

基本语法

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#define 宏名 替换文本

宏名：通常大写（约定俗成，区分变量），无分号结尾（否则分号会被一起替换）。
替换文本：可以是常量、表达式、代码片段，预处理阶段会直接将代码中所有宏名替换为替换文本。

代码示例

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#include <stdio.h>
// 定义数值常量
#define MAX_NUM 100
// 定义字符串常量
#define MSG "Hello, Macro!"
// 定义表达式
#define MUL(a, b) a*b  // 注意：这是带参宏，此处仅举例

int main() {
    int arr[MAX_NUM]; // 替换为 int arr[100];
    printf("%s\n", MSG); // 替换为 printf("%s\n", "Hello, Macro!");
    printf("%d\n", MAX_NUM * 2); // 替换为 printf("%d\n", 100 * 2);
    return 0;
}

关键注意事项

无类型检查：宏是文本替换，编译器不会对替换内容做类型校验（如 #define PI 3.14f 替换后直接参与运算，无类型转换）。
避免分号陷阱：若宏定义加了分号，替换后会导致语法错误，例如：

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#define MAX 100;
int a = MAX + 5; // 替换后变成 int a = 100; +5; → 语法错误

作用域：从定义位置到文件结尾，若要提前终止作用域，可使用 #undef 宏名：

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#define MAX 100
#undef MAX // 此后 MAX 宏失效
int a = MAX; // 编译报错

二、带参宏（类似函数的宏）

基本语法

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#define 宏名(参数列表) 替换文本

参数列表：无类型说明（与函数参数不同），参数在替换文本中直接使用。
核心机制：预处理阶段将代码中宏名(实参) 替换为替换文本，并将实参代入参数位置。

代码示例：基础用法

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#include <stdio.h>
// 求两数最大值
#define MAX(a, b) ((a) > (b) ? (a) : (b))

int main() {
    int x = 10, y = 20;
    // 替换为 ((10) > (20) ? (10) : (20))
    int max_val = MAX(x, y);
    printf("Max: %d\n", max_val); // 输出 20
    return 0;
}

带参宏的"括号陷阱"与解决方案

带参宏的最大坑点是缺少括号导致的运算优先级错误，必须给参数和整个表达式加括号。

反例：无括号导致错误

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#define MUL(a, b) a * b
int main() {
    // 期望：(2+3)*(4+5)=5*9=45 → 实际替换为 2+3*4+5=2+12+5=19
    int res = MUL(2+3, 4+5);
    printf("%d\n", res); // 输出 19，与预期不符
    return 0;
}

正例：加括号避免陷阱

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#define MUL(a, b) ((a) * (b))
int res = MUL(2+3, 4+5); // 替换为 ((2+3)*(4+5)) → 45，正确

带参宏 vs 函数：核心区别

特性	带参宏	函数
处理阶段	预处理阶段文本替换	编译、运行阶段执行
内存占用	无运行时开销，替换后代码膨胀	有函数调用开销（栈帧创建/销毁）
类型检查	无参数类型检查	严格的参数/返回值类型检查
返回值	无返回值，直接替换表达式	有明确返回值类型
适用场景	简单运算（如加减乘除、三目运算）	复杂逻辑、循环/分支语句

三、特殊用法：宏拼接与字符串化

字符串化操作符 #

作用：将宏参数转换为字符串常量，语法 #参数名。

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#include <stdio.h>
#define PRINT_VAR(var) printf(#var " = %d\n", var)

int main() {
    int a = 10, b = 20;
    // 替换为 printf("a" " = %d\n", a) → 字符串拼接为 "a = %d\n"
    PRINT_VAR(a); // 输出 a = 10
    PRINT_VAR(b); // 输出 b = 20
    return 0;
}

拼接操作符 ##

作用：将两个标识符拼接成一个新标识符，语法标识符1 ## 标识符2 。

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#include <stdio.h>
#define CREATE_VAR(prefix, num) prefix##num

int main() {
    // 拼接为 var1
    int CREATE_VAR(var, 1) = 100;
    // 拼接为 var2
    int CREATE_VAR(var, 2) = 200;
    printf("%d\n", var1); // 输出 100
    printf("%d\n", var2); // 输出 200
    return 0;
}

四、宏定义的高级应用：条件编译

#define 常与 #ifdef / #ifndef 配合实现条件编译，用于跨平台代码、调试模式开关。

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#include <stdio.h>
// 定义 DEBUG 宏，开启调试模式
#define DEBUG

int main() {
    int a = 10;
    // 若定义了 DEBUG，则执行 printf
    #ifdef DEBUG
        printf("Debug: a = %d\n", a); // 调试时输出
    #endif

    // 若未定义 RELEASE，则执行下面代码
    #ifndef RELEASE
        printf("Not Release Mode\n");
    #endif
    return 0;
}

五、总结

#define 是预处理指令，核心是文本替换，无运行时开销。
无参宏适合定义常量，带参宏适合简单运算，但必须加括号避免优先级陷阱。
宏无类型检查，可能导致代码膨胀，复杂逻辑建议用函数。
特殊操作符 # （字符串化）、 ## （拼接）可实现灵活的代码生成。