[收藏] 宏工作原理以及典型面試10問(wèn)

宏工作原理

以hello word程序?yàn)槔齺?lái)看看,將下述代碼存成hello.c

#include?
#define?STR?"hello?world"
/*這是一個(gè)hello?word程序*/
int?main(void)
{
????printf("%s",STR);
????return?0;
}

為了說(shuō)明問(wèn)題，這里用下面的命令進(jìn)行顯式預(yù)處理，將得到hello.i文件，實(shí)際編譯過(guò)程中，會(huì)自動(dòng)完成。

//gcc?-E?生成預(yù)處理文件
gcc?-E?hello.c?-o?hello.i

來(lái)大致看看hello.i文件

#?1?"hello.c"
#?1?""
#?1?""
#?1?"/usr/include/stdc-predef.h"?1?3?4
#刪除很多行
.......
extern?char?*ctermid?(char?*__s)?__attribute__?((__nothrow__?,?__leaf__));
#?912?"/usr/include/stdio.h"?3?4
extern?void?flockfile?(FILE?*__stream)?__attribute__?((__nothrow__?,?__leaf__));

extern?int?ftrylockfile?(FILE?*__stream)?__attribute__?((__nothrow__?,?__leaf__))?;

extern?void?funlockfile?(FILE?*__stream)?__attribute__?((__nothrow__?,?__leaf__));
#?942?"/usr/include/stdio.h"?3?4

#?2?"hello.c"?2
#?4?"hello.c"
int?main(void)
{
????printf("%s","hello?world");
????return?0;
}

上面這步操作做了三件事情：

• 刪除注釋：刪除所有注釋。注釋僅供程序員理解代碼，注釋對(duì)機(jī)器沒(méi)有用。因此預(yù)處理器在預(yù)處理過(guò)程中會(huì)刪除注釋，因?yàn)樽⑨屧趫?zhí)行過(guò)程中是不需要的，也不會(huì)被執(zhí)行。所以注釋盡管寫不影響程序的邏輯，當(dāng)然寫的過(guò)也未必是好事，過(guò)少也不是好事。個(gè)人理解一份好的代碼應(yīng)盡量少注釋，應(yīng)該通過(guò)合理的命名習(xí)慣，良好的編程風(fēng)格來(lái)提高可讀性，在一些關(guān)鍵復(fù)雜算法處則應(yīng)清晰的加上注釋。在hello.c中的注釋 ?/*這是一個(gè)hello word程序*/ ?在預(yù)處理后被刪除掉了。

• 文件包含：包含程序需要的所有文件。C語(yǔ)言中使用#include，這是預(yù)處理器的指令，告訴預(yù)處理器包含指定文件的內(nèi)容。例如＃include將告訴預(yù)處理器將stdio.h中所有的內(nèi)容包含進(jìn)來(lái)。也可以使用雙引號(hào)-#include “stdio.h” 注意：如果使用尖括號(hào)，則在編譯器包含路徑中搜索文件。如果文件名用雙引號(hào)包起來(lái)，則搜索路徑將擴(kuò)展為除了編譯器包含路徑外的當(dāng)前目錄下。

• 宏展開(kāi)替換：比如上例中宏STR在預(yù)處理時(shí)就被展開(kāi)替換了。宏有兩種常見(jiàn)形式：

  大致說(shuō)明了宏的工作原理，來(lái)看看一些常見(jiàn)的面試問(wèn)題：

• 不帶參形式（有的地方也稱對(duì)象形式object-like）。

  #define?PI?3.1415926f
  

• 帶參形式（有的地方也稱為函數(shù)形式function-like）。

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

面試問(wèn)題1

如下代碼，問(wèn)有多少個(gè)"嵌入式客棧"會(huì)被打??？

(A) ?1?

(B) ?3?

(C) ?4?

(D) 編譯錯(cuò)誤

#include??
#define?PRINT_HELLO(i,?times)?do?\?
???????{?\?
?????????if?(i++?times)?\?
?????????{?\?
???????????printf("嵌入式客棧\n");?\?
???????????continue;?\?
???????????}?\?
???????}while(1)?
??
int?main()?
{?
????PRINT_HELLO(0,?3);?
????return?0;?
}?

答案：D

解析：PRINT_HELLO宏在預(yù)處理器時(shí)被擴(kuò)展。宏展開(kāi)后，if表達(dá)式變?yōu)椋篿f(0 ++ <3）。0是一個(gè)常數(shù)，常數(shù)如何自增呢？，因此應(yīng)用增量運(yùn)算符會(huì)產(chǎn)生編譯時(shí)錯(cuò)誤。

面試問(wèn)題2

下述代碼的輸出是什么？

(A) 3

(B) 5?

(C) 3 或者 5 取決于X的值?

(D) 編譯錯(cuò)誤

#include??
#if?A?==?3?
????#define?B?3?
#else?
????#define?B?5?
#endif?
??
int?main()?
{?
????printf("%d",?B);?
????return?0;?
}?

答案：B

解析：乍一看，輸出似乎是編譯時(shí)錯(cuò)誤，因?yàn)樯形炊x宏A，所以A是不等于3的，所以會(huì)將B定義為5。你如不信，也可以用上面的辦法gcc -E hello.c -o hello.i來(lái)驗(yàn)證，或者編譯運(yùn)行一遍。

面試問(wèn)題3

問(wèn)：針對(duì)下述代碼，哪個(gè)答案正確？

(A) 嵌入式

(B) 客棧?

(C) 編譯錯(cuò)誤

(D) 運(yùn)行錯(cuò)誤

#include??
#define?X?3?
#if?!X?
????printf("嵌入式");?
#else?
????printf("客棧");????
#endif?
int?main()?
{?
????return?0;?
}

答案：C 編譯錯(cuò)誤

解析：程序編譯三部曲：預(yù)處理、匯編、鏈接，那么在預(yù)處理時(shí)，上述代碼就變成下面這樣：

#這里還有stdio.h的包含內(nèi)容
printf("客棧");?
int?main()
{
????return?0;
}

printf在main外面被調(diào)用了，所以編譯會(huì)出錯(cuò)。

面試問(wèn)題4

下述代碼的輸出應(yīng)該是？

(A) 嵌入式?

(B) 客棧

(C) 嵌入式 或 客棧

(D) 編譯錯(cuò)誤

#include??
#define?IS_EQUAL(X,?Y)?X?==?Y?
int?main()?
{?
????#if?IS_EQUAL(X,?0)?
????????printf("嵌入式");?
????#else?
????????printf("客棧");?
????#endif?
????return?0;?
}?

答案：A

解析：條件宏#if IS_EQUAL(X,0)擴(kuò)展為#if X ==0。預(yù)處理結(jié)束后，所有未定義的宏均使用默認(rèn)值0初始化。

面試問(wèn)題5

下述代碼的輸出應(yīng)該是？

(A) 20?

(B) 2000?

(C) 0

(D) 編譯錯(cuò)誤

#include??
#define?SQUARE(x)?x*x?
int?main()?
{?
??int?x;?
??x?=?2000/SQUARE(10);?
??printf("%d",?x);?
??return?0;?
}?

答案：B

解析：預(yù)處理器用10*10替換SQUARE(10)，表達(dá)式變?yōu)?x = 2000/10 * 10，x的值計(jì)算為2000。如前所說(shuō)，應(yīng)定義如下：

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

面試問(wèn)題6

下述代碼的輸出應(yīng)該是？

(A) 編譯錯(cuò)誤

(B) %s Embedded Inn?

(C) Embedded Inn?

(D) %s Embedded Inn Embedded Inn

#?include??
#?define?scanf??"%s?Embedded?Inn?"?
int?main()?
{?
???printf(scanf,?scanf);?
???return?0;?
}?

答案：D

解析：在編譯的預(yù)處理階段之后，printf語(yǔ)句將變?yōu)椤?/p>

printf(“％s?Embedded?Inn”，“％s?Embedded?Inn”);

面試問(wèn)題7

下述代碼的輸出應(yīng)該是？

(A) 編譯錯(cuò)誤

(B) 嵌入式客棧?

(C) 客?？蜅?/p>

(D) 嵌入式嵌入式

#include??
#define?STR?"嵌入式"?
int?main()?
{?
??printf("%s",STR);?
??
??#define?STR?"客棧"?
??
??printf("%s",STR);
??return?0;?
}

答案：B

解析：如果重新定義預(yù)處理程序指令，則預(yù)處理器不會(huì)給出任何錯(cuò)誤，它可能會(huì)發(fā)出警告。預(yù)處理器在使用之前獲取新值，并將其替換。

面試問(wèn)題8

下述代碼的輸出應(yīng)該是？

(A) 100?

(B) 編譯錯(cuò)誤?

(C) 0?

(D) 1

#include??
#define?ADHESION(x,y)?x##y??
int?main()??
{??
???int?var1?=?100;??
???printf("%d",?ADHESION(var,1));??
???return?0;??
}?

答案：A

解析：運(yùn)算符##稱為“令牌粘貼（Token-Pasting）”或“合并（Merge）”運(yùn)算符。它將兩個(gè)符合合并為一個(gè)。因此在預(yù)處理之后，printf變?yōu)椤?/p>

printf("%d",?var1);?

面試問(wèn)題9

下述代碼的輸出應(yīng)該是？

(A) 6666.6

(B) 666.6?

(C) 編譯錯(cuò)誤

(D) 無(wú)效值

#include??
#define?MAX?6666.6f
int?main()?
{?
???float?MAX?=?666.6;?
???printf("%f?",?MAX);?
???return?0;?
}?

答案：C

解析：展開(kāi)一看便知。

int?main()
{
???float?6666.6?=?666.6;??//常數(shù)不可為左值
???printf("%d?",?6666.6);
???return?0;
}?

面試問(wèn)題10

下述代碼的輸出應(yīng)該是？

(A) 編譯錯(cuò)誤?

(B) 嵌入式客棧

(C) MAIN

(D) main

#include??
#define?macro(n,?a,?i,?m)?m##a##i##n?
#define?MAIN?macro(n,?a,?i,?m)?
??
int?MAIN()?
{?
????printf("嵌入式客棧");?
????return?0;?
}

答案：B

解析：不注意可能會(huì)選A，認(rèn)為將MAIN敲成大寫了，其實(shí)仔細(xì)一看，通過(guò)前面兩個(gè)宏以及粘連操作符##將MAIN替換成main，所以沒(méi)有問(wèn)題，這個(gè)題目比較騷，主要考察細(xì)心以及粘連操作符。

總結(jié)一下

面試小提示：實(shí)際筆試中，只有掌握了宏的基本操作原理，以及宏預(yù)處理的本質(zhì)，在解題時(shí)細(xì)心展開(kāi)，一般而言不會(huì)有什么問(wèn)題。

本文總結(jié)了宏的基本工作原理，以及10個(gè)比較典型的面試問(wèn)題，相信對(duì)于宏理解不深的盆友會(huì)有些許幫助。