什么是子程序， 什么是宏程序，

在一个加工程序中，如果其中有些加工内容完全相同或相似，为了简化程序，可以把这些重复的程序段单独列出，并按一定的格式编写成子程序。主程序在执行过程中如果需要某一子程序，通过调用指令来调用该子程序，子程序执行完后又返回到主程序，继续执行后面的程序段。子程序（subroutine）是一个概括性的术语，任何高级程序所调用的程序，都被称为子程序。它经常被使用在汇编语言层级上。子程序的主体（body）是一个代码区块，当它被调用时就会进入运行。

数控系统为用户配备了强有力的类似于高级语言的宏程序功能，用户可以使用变量进行算术运算、逻辑运算和函数的混合运算，此外宏程序还提供了循环语句、分支语句和子程序调用语句，利于编制各种复杂的零件加工程序，减少乃至免除手工编程时进行繁琐的数值计算，以及精简程序量。宏程序指令适合抛物线、椭圆、双曲线等没有插补指令的曲线编程；适合图形一样，只是尺寸不同的系列零件的编程；适合工艺路径一样，只是位置参数不同的系列零件的编程。较大地简化编程；扩展应用范围。

宏在编译时就被替换成它内部的语句了，而函数是运行时调用的

所以如果是简单的东西就写成宏，这样没有调用函数的开销，效率会高一些。相反，由于宏每被调用一次，就相当于把代码复制一份，所以如果比较复杂的宏被多次调用的话，会增加代码的体积。因此，太复杂的运算就写成函数比较好了。

另外，要注意在宏调用时使用自增自减运算符可能会有意想不到的结果。

92 宏定义

在C语言源程序中允许用一个标识符来表示一个字符串，称为“宏”。被定义为“宏”的标识符称为“宏名”。在编译预处理时，对程序中所有出现的“宏名”，都用宏定义中的字符串去代换，这称为“宏代换”或“宏展开”。

宏定义是由源程序中的宏定义命令完成的。宏代换是由预处理程序自动完成的。

在C语言中，“宏”分为有参数和无参数两种。下面分别讨论这两种“宏”的定义和调用。

921 无参宏定义

无参宏的宏名后不带参数。

其定义的一般形式为：

#define 标识符 字符串

其中的“#”表示这是一条预处理命令。凡是以“#”开头的均为预处理命令。“define”为宏定义命令。“标识符”为所定义的宏名。“字符串”可以是常数、表达式、格式串等。

在前面介绍过的符号常量的定义就是一种无参宏定义。此外，常对程序中反复使用的表达式进行宏定义。

例如：

#define M (yy+3y)

它的作用是指定标识符M来代替表达式(yy+3y)。在编写源程序时，所有的(yy+3y)都可由M代替，而对源程序作编译时，将先由预处理程序进行宏代换，即用(yy+3y)表达式去置换所有的宏名M，然后再进行编译。

例91

#define M (yy+3y)

main(){

int s,y;

printf("input a number: ");

scanf("%d",&y);

s=3M+4M+5M;

printf("s=%d\n",s);

}

上例程序中首先进行宏定义，定义M来替代表达式(yy+3y),在s=3M+4M+5 M中作了宏调用。在预处理时经宏展开后该语句变为：

s=3(yy+3y)+4(yy+3y)+5(yy+3y);

但要注意的是，在宏定义中表达式(yy+3y)两边的括号不能少。否则会发生错误。如当作以下定义后：

#difine M yy+3y

在宏展开时将得到下述语句：

s=3yy+3y+4yy+3y+5yy+3y；

这相当于：

3y2+3y+4y2+3y+5y2+3y；

显然与原题意要求不符。计算结果当然是错误的。因此在作宏定义时必须十分注意。应保证在宏代换之后不发生错误。

对于宏定义还要说明以下几点：

1) 宏定义是用宏名来表示一个字符串，在宏展开时又以该字符串取代宏名，这只是一种简单的代换，字符串中可以含任何字符，可以是常数，也可以是表达式，预处理程序对它不作任何检查。如有错误，只能在编译已被宏展开后的源程序时发现。

2) 宏定义不是说明或语句，在行末不必加分号，如加上分号则连分号也一起置换。

3) 宏定义必须写在函数之外，其作用域为宏定义命令起到源程序结束。如要终止其作用域可使用# undef命令。

例如：

#define PI 314159

main()

{

……

}

#undef PI

f1()

{

……

}

表示PI只在main函数中有效，在f1中无效。

4) 宏名在源程序中若用引号括起来，则预处理程序不对其作宏代换。

例92

#define OK 100

main()

{

printf("OK");

printf("\n");

}

上例中定义宏名OK表示100，但在printf语句中OK被引号括起来，因此不作宏代换。程序的运行结果为：OK这表示把“OK”当字符串处理。

5) 宏定义允许嵌套，在宏定义的字符串中可以使用已经定义的宏名。在宏展开时由预处理程序层层代换。

例如：

#define PI 31415926

#define S PIyy / PI是已定义的宏名/

对语句：

printf("%f",S);

在宏代换后变为：

printf("%f",31415926yy);

6) 习惯上宏名用大写字母表示，以便于与变量区别。但也允许用小写字母。

7) 可用宏定义表示数据类型，使书写方便。

例如：

#define STU struct stu

在程序中可用STU作变量说明：

STU body[5],p;

#define INTEGER int

在程序中即可用INTEGER作整型变量说明：

INTEGER a,b;

应注意用宏定义表示数据类型和用typedef定义数据说明符的区别。

宏定义只是简单的字符串代换，是在预处理完成的，而typedef是在编译时处理的，它不是作简单的代换，而是对类型说明符重新命名。被命名的标识符具有类型定义说明的功能。

请看下面的例子：

#define PIN1 int

typedef (int ) PIN2;

从形式上看这两者相似， 但在实际使用中却不相同。

下面用PIN1，PIN2说明变量时就可以看出它们的区别：

PIN1 a,b;在宏代换后变成:

int a,b;

表示a是指向整型的指针变量，而b是整型变量。

然而：

PIN2 a,b;

表示a,b都是指向整型的指针变量。因为PIN2是一个类型说明符。由这个例子可见，宏定义虽然也可表示数据类型， 但毕竟是作字符代换。在使用时要分外小心，以避出错。

8) 对“输出格式”作宏定义，可以减少书写麻烦。

例93中就采用了这种方法。

#define P printf

#define D "%d\n"

#define F "%f\n"

main(){

int a=5, c=8, e=11;

float b=38, d=97, f=2108;

P(D F,a,b);

P(D F,c,d);

P(D F,e,f);

}

922 带参宏定义

C语言允许宏带有参数。在宏定义中的参数称为形式参数，在宏调用中的参数称为实际参数。

对带参数的宏，在调用中，不仅要宏展开，而且要用实参去代换形参。

带参宏定义的一般形式为：

#define 宏名(形参表) 字符串

在字符串中含有各个形参。

带参宏调用的一般形式为：

宏名(实参表)；

例如：

#define M(y) yy+3y /宏定义/

……

k=M(5); /宏调用/

……

在宏调用时，用实参5去代替形参y，经预处理宏展开后的语句为：

k=55+35

例94

#define MAX(a,b) (a>b)a:b

main(){

int x,y,max;

printf("input two numbers: ");

scanf("%d%d",&x,&y);

max=MAX(x,y);

printf("max=%d\n",max);

}

上例程序的第一行进行带参宏定义，用宏名MAX表示条件表达式(a>b)a:b，形参a,b均出现在条件表达式中。程序第七行max=MAX(x,y)为宏调用，实参x,y，将代换形参a,b。宏展开后该语句为：

max=(x>y)x:y;

用于计算x,y中的大数。

对于带参的宏定义有以下问题需要说明：

1 带参宏定义中，宏名和形参表之间不能有空格出现。

例如把：

#define MAX(a,b) (a>b)a:b

写为：

#define MAX (a,b) (a>b)a:b

将被认为是无参宏定义，宏名MAX代表字符串 (a,b) (a>b)a:b。宏展开时，宏调用语句：

max=MAX(x,y);

将变为：

max=(a,b)(a>b)a:b(x,y);

这显然是错误的。

2 在带参宏定义中，形式参数不分配内存单元，因此不必作类型定义。而宏调用中的实参有具体的值。要用它们去代换形参，因此必须作类型说明。这是与函数中的情况不同的。在函数中，形参和实参是两个不同的量，各有自己的作用域，调用时要把实参值赋予形参，进行“值传递”。而在带参宏中，只是符号代换，不存在值传递的问题。

3 在宏定义中的形参是标识符，而宏调用中的实参可以是表达式。

例95

#define SQ(y) (y)(y)

main(){

int a,sq;

printf("input a number: ");

scanf("%d",&a);

sq=SQ(a+1);

printf("sq=%d\n",sq);

}

上例中第一行为宏定义，形参为y。程序第七行宏调用中实参为a+1，是一个表达式，在宏展开时，用a+1代换y，再用(y)(y) 代换SQ，得到如下语句：

sq=(a+1)(a+1);

这与函数的调用是不同的，函数调用时要把实参表达式的值求出来再赋予形参。而宏代换中对实参表达式不作计算直接地照原样代换。

4 在宏定义中，字符串内的形参通常要用括号括起来以避免出错。在上例中的宏定义中(y)(y)表达式的y都用括号括起来，因此结果是正确的。如果去掉括号，把程序改为以下形式：

例96

#define SQ(y) yy

main(){

int a,sq;

printf("input a number: ");

scanf("%d",&a);

sq=SQ(a+1);

printf("sq=%d\n",sq);

}

运行结果为：

input a number:3

sq=7

同样输入3，但结果却是不一样的。问题在哪里呢 这是由于代换只作符号代换而不作其它处理而造成的。宏代换后将得到以下语句：

sq=a+1a+1;

由于a为3故sq的值为7。这显然与题意相违，因此参数两边的括号是不能少的。即使在参数两边加括号还是不够的，请看下面程序：

例97

#define SQ(y) (y)(y)

main(){

int a,sq;

printf("input a number: ");

scanf("%d",&a);

sq=160/SQ(a+1);

printf("sq=%d\n",sq);

}

本程序与前例相比，只把宏调用语句改为：

sq=160/SQ(a+1);

运行本程序如输入值仍为3时，希望结果为10。但实际运行的结果如下：

input a number:3

sq=160

为什么会得这样的结果呢分析宏调用语句，在宏代换之后变为：

sq=160/(a+1)(a+1);

a为3时，由于“/”和“”运算符优先级和结合性相同，则先作160/(3+1)得40，再作40(3+1)最后得160。为了得到正确答案应在宏定义中的整个字符串外加括号，程序修改如下：

例98

#define SQ(y) ((y)(y))

main(){

int a,sq;

printf("input a number: ");

scanf("%d",&a);

sq=160/SQ(a+1);

printf("sq=%d\n",sq);

}

以上讨论说明，对于宏定义不仅应在参数两侧加括号，也应在整个字符串外加括号。

5 带参的宏和带参函数很相似，但有本质上的不同，除上面已谈到的各点外，把同一表达式用函数处理与用宏处理两者的结果有可能是不同的。

例99

main(){

int i=1;

while(i<=5)

printf("%d\n",SQ(i++));

}

SQ(int y)

{

return((y)(y));

}

例910

#define SQ(y) ((y)(y))

main(){

int i=1;

while(i<=5)

printf("%d\n",SQ(i++));

}

在例99中函数名为SQ，形参为Y，函数体表达式为((y)(y))。在例910中宏名为SQ，形参也为y，字符串表达式为(y)(y))。 例99的函数调用为SQ(i++)，例910的宏调用为SQ(i++)，实参也是相同的。从输出结果来看，却大不相同。

分析如下：在例99中，函数调用是把实参i值传给形参y后自增1。 然后输出函数值。因而要循环5次。输出1～5的平方值。而在例910中宏调用时，只作代换。SQ(i++)被代换为((i++)(i++))。在第一次循环时，由于i等于1，其计算过程为：表达式中前一个i初值为1，然后i自增1变为2，因此表达式中第2个i初值为2，两相乘的结果也为2，然后i值再自增1，得3。在第二次循环时，i值已有初值为3，因此表达式中前一个i为3，后一个i为4，乘积为12，然后i再自增1变为5。进入第三次循环，由于i 值已为5，所以这将是最后一次循环。计算表达式的值为56等于30。i值再自增1变为6，不再满足循环条件，停止循环。

从以上分析可以看出函数调用和宏调用二者在形式上相似，在本质上是完全不同的。

6 宏定义也可用来定义多个语句，在宏调用时，把这些语句又代换到源程序内。看下面的例子。

例911

#define SSSV(s1,s2,s3,v) s1=lw;s2=lh;s3=wh;v=wlh;

main(){

int l=3,w=4,h=5,sa,sb,sc,vv;

SSSV(sa,sb,sc,vv);

printf("sa=%d\nsb=%d\nsc=%d\nvv=%d\n",sa,sb,sc,vv);

}

程序第一行为宏定义，用宏名SSSV表示4个赋值语句，4 个形参分别为4个赋值符左部的变量。在宏调用时，把4个语句展开并用实参代替形参。使计算结果送入实参之中。

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