C语言中宏和函数的9个区别详解

C语言中的宏和函数是非常相似的，它们都可以完成类似的功能。比如，想要求2个数的较大值，使用宏的写法是：

// 宏的定义
#define MAX(x, y) ((x)>(y)?(x):(y))

// 使用
int m = MAX(10, 20);

使用函数的写法是：

// 函数的定义
int Max(int x, int y)
{
	return x>y ? x : y;
}

// 使用
int m = Max(10, 20);

既然宏和函数长的那么像，究竟什么时候用宏，什么时候用函数呢？这就要了解一下它们之间的区别了。我总结了他俩之间的区别，主要体现在以下几点：

1.代码长度。

2.执行速度。

3.操作符优先级。

4.带有副作用的参数。

5.参数类型。

6.调试。

7.递归。

8.命名约定。

9.其他。

1.代码长度

宏会在每个使用它的地方替换。比如前面提到的求两个数的较大值的宏，假设这么使用：

int m = MAX(10, 20);
// ...
m = MAX(20, 30)
// ...
m = MAX(30, 40);
// ...
// ...

每个使用宏的地方都会被替换掉。

int m = ((10)>(20)?(10):(20));
// ...
m = ((20)>(30)?(20):(30))
// ...
m = ((30)>(40)?(30):(40));
// ...
// ...

这里的宏体比较短，所以替换进去后，代码的长度并没有明显的提升。但是，假设这个宏有100行代码，每个地方展开后，展开3次，就会多出300行代码。如果更加频繁的调用，调用100次，就会多出10000行代码。所以，当宏体比较长，尤其是调用次数还比较多的情况下，会导致代码长度大大增加。

而函数就不存在这个问题，函数不管调用几次，都只需要写一次函数的代码，每次使用时直接调用即可，代码长度是可控的。

2.执行速度

函数调用时，需要在栈空间上开辟一块栈帧，参数还要压栈。当函数体的代码执行完后，需要返回时，还要销毁栈帧。这些都是有开销的，执行速度较慢。

但是，宏的代码在预处理阶段就已经完成替换，不存在这个问题，执行速度较快。

3.操作符优先级

使用宏时，代码是在对应的位置直接展开，如果该位置周围有其他操作符，有可能干扰宏体内的操作符的执行顺序，导致错误的结果。比如：

#define DOUBLE(x) x+x

如果这么调用：

int ret = 2 * DOUBLE(10);

我们想的是：DOUBLE(10)会算出20，再乘2，得到40。然而，实际代码会这样展开：

int ret = 2 * 10+10;

由于乘号的优先级比较高，会先算2*10，得到20，再加10得到30，和预期的结果不一致。

但函数不存在这个问题。

int Double(int x)
{
    return x+x;
}

当这样调用时：

int ret = 2 * Double(10);

一定是先把10传给函数，函数计算完后返回20，再进行别的计算。

当然，如果参数本身是表达式时，也会有相同的问题。比如：

#define SQUARE(x) x*x

int Square(int x)
{
    return x*x;
}

int ret1 = SQUARE(3 + 2);
int ret2 = Square(3 + 2);

函数就是正常的，先计算3+2得到5，在把5传参，得到25。但是宏会这样替换：

int ret1 = 3 + 2*3 + 2;

由于乘号的优先级较高，得到的结果就是11，和预期结果不符。

为了解决这样的问题，建议写宏时多加括号，防止受到其他操作符的影响。比如：

#define DOUBLE(x) ((x)+(x))
#define SQUARE(x) ((x)*(x))

4.带有副作用的参数

对于MAX宏，如果这样使用：

int x = 3;
int y = 5;
int m = MAX(x++, y++);

我们的想法是：把x和y传参，算出x和y的较大值为5，即m应该是5，而后置++会把x和y的值分别改成4和6。但是实际替换时是这么替换的：

int m = ((x++)>(y++)?(x++):(y++));

计算时，先判断x++>y++这个表达式，显然x<y，故为假，判断完后x和y都要++，x改成4，y改成6，返回y++的结果，即6，y再++改成7。所以最终结果是：m为6，x为4，y为7，和预期不符，原因是带有副作用的宏参数影响了结果。

函数就不存在这个问题。如果调用Max函数：

int x = 3;
int y = 5;
int m = Max(x++, y++);

由于函数的传参和函数体代码的执行是分开的，所以结果和预期相同，m=5, x=4, y=6。

5.参数类型

宏是直接对代码进行文本替换，是不检查类型的。比如：

int m1 = MAX(3, 5);// 会被替换成int m1 = ((3)>(5)?(3):(5));
double m2 = MAX(3.2, 5,3); // 会被替换成double m2 = ((3.2)>(5.3)?(3.2):(5.3));

但是函数的形参是有类型的，传参时会对类型进行检查。比如前面的Max函数，参数列表是(int, int)，只能求2个整数的较大值，如果要求两个浮点数的较大值，是无能为力的。

6.调试

宏直接完成代码的替换，不方便调试。因为宏的替换在预处理阶段已经完成，但是调试时调试的是最终生成的可执行程序。由于已经完成了替换，看到的代码和调试的代码是不一样的。函数就没有这个问题，可以逐语句调试。

7.递归

宏不能递归，函数可以实现递归。

8.命名约定

一般宏的名字为全大写，函数名不会全大写。比如：

宏名：MAX, DOUBLE, SQUARE。

函数名：Max, Double, Square。

但是也有例外。比如库中的offsetof是一个宏，而不是函数。

9.其他

宏可以实现直接把参数转换成字符串，或者把两个标识符连起来。具体可以看我之前写的这篇博客：你知道C语言中的#和##分别是什么意思吗？

总结

1.宏的代码长度较长，因为会被多次替换。函数只存一份代码，长度较短。

2.函数调用和返回都有开销，速度较慢。宏速度较快。

3.宏会受到操作符优先级的影响，导致结果可能和预期不符，函数没有这个问题。解决方案：写宏时，最好多加括号来限定操作符的执行顺序。

4.宏有可能受到带有副作用的参数的影响，函数无此影响。

5.函数有参数类型检查，宏没有。

6.宏不方便调试，函数无此问题。

7.函数可以递归，宏不可以。

8.宏名一般全大写，函数一般不会全大写。

9.宏可以实现一些函数实现不了的操作，比如把参数直接转换成字符串，连接2个标识符等。

根据以上几点，一般来说，一些简单的逻辑可以使用宏实现，比如求2个数的较大值。但是当代码长度比较长，或者逻辑比较复杂时，建议使用函数实现。

以上就是C语言中宏和函数的9个区别详解的详细内容，更多关于C语言宏 函数的资料请关注其它相关文章！