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C语言专题：15.宏定义与控制指令（#define、#ifndef、#undef、#defined）

news 2025/6/27 14:54:43

C语言的预处理阶段为我们提供了灵活而强大的宏机制，其中 #define 用于定义宏常量与宏函数，配合 #ifndef、#undef 和 defined 可以实现条件编译、头文件保护、功能开关、调试控制等。

一、`#define`：定义宏

1.1 宏常量

#define PI 3.14159
#define MAX_LEN 100

所有后续代码中出现 PI 都会被预处理器替换成 3.14159；
宏没有类型限制，完全是文本替换。

1.2 宏函数（带参数）

#define SQUARE(x) ((x) * (x))

示例：

printf("%d\n", SQUARE(5)); // 输出 25

注意：

必须使用括号保护参数和整个表达式；
宏没有类型检查，不推荐写过于复杂的表达式。

1.3 多行宏定义

#define LOG(msg)         \printf("[LOG] %s\n", msg); \fflush(stdout);

使用 \ 表示换行宏，便于格式化长逻辑块。

二、`#ifndef`：判断未定义宏

2.1 基本语法

#ifndef 宏名// 如果未定义这个宏，执行这部分
#endif

常用于头文件保护：

// file: mylib.h
#ifndef MYLIB_H
#define MYLIB_H// 声明内容...#endif

目的：防止多次包含头文件造成重定义错误。

2.2 使用场景

场景	示例
头文件保护	`#ifndef MY_H ... #endif`
防止重复定义	`#ifndef MAX_SIZE #define MAX_SIZE 100`
功能模块开关	`#ifndef DISABLE_SOUND`

三、`#undef`：取消宏定义

#define DEBUG
#undef DEBUG

取消宏定义后，#ifdef DEBUG 条件将返回 false；
可用于临时关闭某些功能或在不同区块重新定义。

四、`defined` 运算符（用于条件判断）

4.1 基本语法

#if defined(DEBUG)printf("Debug Mode\n");
#endif

也可用于逻辑判断：

#if defined(DEBUG) && !defined(NLOG)printf("Debug and Logging\n");
#endif

defined 是一个预处理器内置运算符；
只能用于 #if/#elif 表达式中。

4.2 推荐写法对比

写法	说明
`#ifdef A`	宏 A 被定义
`#if defined(A)`	更通用，适用于复杂表达式
`#if !defined(A)`	等价于 `#ifndef A`

五、宏机制工作原理示意

#define MAX 100int arr[MAX];

预处理后等价于：

int arr[100];

宏处理发生在编译前的预处理阶段；
宏不会出现在目标文件（.o / .exe）中；
仅是文本层面的替换。

六、实战：条件编译 + 宏定义联合应用

#define WINDOWS
#define ENABLE_LOG#if defined(WINDOWS)#define PLATFORM_NAME "Windows"
#else#define PLATFORM_NAME "Other"
#endif#ifdef ENABLE_LOG#define LOG(msg) printf("[LOG] %s\n", msg)
#else#define LOG(msg) // 空宏，不执行
#endifLOG(PLATFORM_NAME);  // 输出: [LOG] Windows

七、宏指令 vs const vs inline

功能	`#define`	`const`	`inline`
类型检查	无	有	有
是否占用内存	不占	占	编译器决定
调试查看	不可调试	可查看	可查看
替代时机	编译前（预处理）	编译时	编译/链接时
推荐使用场景	控制编译结构	常量表达式	小函数、性能优化

八、注意事项与建议

问题	说明
宏函数缺括号	`#define SQR(x) x*x`，会导致错误计算
宏名冲突	尽量加前缀，如 `MYLIB_MAX_SIZE`
重定义宏	建议先 `#undef` 后重新定义
宏调试困难	使用 `const` 替代复杂值更方便调试
滥用宏	建议宏只用于控制编译、常量表达式、调试开关等

九、小结一览表

指令	功能说明	示例
`#define`	定义宏常量或宏函数	`#define PI 3.14`
`#undef`	取消已定义的宏	`#undef DEBUG`
`#ifndef`	如果宏未定义，则编译对应代码	`#ifndef MYLIB_H`
`defined`	条件判断中测试宏是否定义	`#if defined(WIN32)`