为什么预处理器宏是邪恶的，有什么替代方案？

宏就像任何其他工具一样 - 用于谋杀的锤子并不邪恶，因为它是锤子。人们以这种方式使用它的方式是邪恶的。如果你想敲钉子，锤子是一个完美的工具。

宏有几个方面使它们“不好”（我稍后会扩展每个方面，并提出替代方案）：

您不能调试宏。宏扩展会导致奇怪的副作用。宏没有“命名空间”，因此如果您的宏与其他地方使用的名称冲突，您会在不需要的地方获得宏替换，这通常会导致奇怪的错误消息。宏可能会影响您没有意识到的事情。

所以让我们在这里稍微扩展一下：

1) 无法调试宏。当您有一个转换为数字或字符串的宏时，源代码将具有宏名称，并且许多调试器无法“看到”宏转换为什么。所以你实际上并不知道发生了什么。

替换：使用 enum 或 const T

对于“类似函数”的宏，因为调试器在“每个源代码行”级别上工作，所以无论是一条语句还是一百条语句，您的宏都将像一条语句一样运行。很难弄清楚发生了什么。

替换：使用函数 - 如果需要“快速”，则使用内联（但要注意内联过多不是一件好事）

2) 宏扩展会产生奇怪的副作用。

著名的是 #define SQUARE(x) ((x) * (x)) 和使用 x2 = SQUARE(x++)。这导致 x2 = (x++) * (x++);，即使它是有效的代码 [1]，也几乎肯定不是程序员想要的。如果它是一个函数，那么做 x++ 就可以了，x 只会增加一次。

另一个例子是宏中的“if else”，假设我们有这个：

#define safe_divide(res, x, y)   if (y != 0) res = x/y;

接着

if (something) safe_divide(b, a, x);
else printf("Something is not set...");

它实际上变成了完全错误的事情......

替换：真正的功能。

3) 宏没有命名空间

如果我们有一个宏：

#define begin() x = 0

我们在 C++ 中有一些使用 begin 的代码：

std::vector<int> v;

... stuff is loaded into v ... 

for (std::vector<int>::iterator it = myvector.begin() ; it != myvector.end(); ++it)
   std::cout << ' ' << *it;

现在，你认为你得到了什么错误信息，你在哪里寻找错误[假设你完全忘记了——或者甚至不知道——存在于其他人编写的某个头文件中的 begin 宏？ [如果你在 include 之前包含那个宏，那就更有趣了——你会沉浸在奇怪的错误中，当你查看代码本身时，这完全没有意义。

替换：好吧，与其说是替换，不如说是“规则”——只对宏使用大写名称，而从不将所有大写名称用于其他事物。

4）宏有你没有意识到的效果

采取这个功能：

#define begin() x = 0
#define end() x = 17
... a few thousand lines of stuff here ... 
void dostuff()
{
    int x = 7;

    begin();

    ... more code using x ... 

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

    end();

}

现在，不看宏，你会认为 begin 是一个函数，它不应该影响 x。

这类事情，我见过更复杂的例子，真的会搞砸你的一天！

替换：要么不使用宏来设置 x，要么将 x 作为参数传入。

有时使用宏绝对是有益的。一个例子是用宏包装一个函数来传递文件/行信息：

#define malloc(x) my_debug_malloc(x, __FILE__, __LINE__)
#define free(x)  my_debug_free(x, __FILE__, __LINE__)

现在我们可以在代码中使用 my_debug_malloc 作为常规 malloc 了，但是它有额外的参数，所以当我们扫描“哪些内存元素没有被释放”时，我们可以打印分配的位置使程序员可以追踪泄漏。

[1] “在一个序列点”多次更新一个变量是未定义的行为。序列点与语句并不完全相同，但对于大多数意图和目的而言，我们应该将其视为。因此，执行 x++ * x++ 将更新 x 两次，这是未定义的，可能会导致不同系统上的不同值，以及 x 中的不同结果值。

---

“宏是邪恶的”这句话通常是指使用#define，而不是#pragma。

具体来说，该表达式指的是这两种情况：

将幻数定义为宏

使用宏替换表达式

这么多年后，有了新的 C++ 11，还有一个真正的选择吗？

是的，对于上面列表中的项目（幻数应该用 const/constexpr 定义，表达式应该用 [normal/inline/template/inline template] 函数定义。

以下是通过将幻数定义为宏并用宏替换表达式（而不是定义用于评估这些表达式的函数）而引入的一些问题：

在为幻数定义宏时，编译器不保留定义值的类型信息。这可能会导致编译警告（和错误）并使调试代码的人感到困惑。

在定义宏而不是函数时，使用该代码的程序员希望它们像函数一样工作，而事实并非如此。

考虑这段代码：

#define max(a, b) ( ((a) > (b)) ? (a) : (b) )

int a = 5;
int b = 4;

int c = max(++a, b);

在分配给 c 之后，您会期望 a 和 c 为 6（就像使用 std::max 而不是宏一样）。相反，代码执行：

int c = ( ((++a) ? (b)) ? (++a) : (b) ); // after this, c = a = 7

最重要的是，宏不支持命名空间，这意味着在代码中定义宏将限制客户端代码可以使用的名称。

这意味着如果您在上面定义宏（对于 max），您将无法再在下面的任何代码中使用 #include <algorithm>，除非您明确编写：

#ifdef max
#undef max
#endif
#include <algorithm>

使用宏而不是变量/函数也意味着您不能获取它们的地址：

如果作为常量的宏计算为幻数，则不能通过地址传递它

对于宏作为函数，您不能将其用作谓词或获取函数的地址或将其视为函子。

编辑：例如，上面 #define max 的正确替代方法：

template<typename T>
inline T max(const T& a, const T& b)
{
    return a > b ? a : b;
}

这可以完成宏所做的所有事情，但有一个限制：如果参数的类型不同，则模板版本会强制您显式（这实际上会导致更安全、更显式的代码）：

int a = 0;
double b = 1.;
max(a, b);

如果将此最大值定义为宏，则代码将编译（带有警告）。

如果这个最大值被定义为模板函数，编译器会指出歧义，你必须说 max<int>(a, b) 或 max<double>(a, b) （从而明确说明你的意图）。

---

一个常见的问题是：

#define DIV(a,b) a / b

printf("25 / (3+2) = %d", DIV(25,3+2));

它将打印 10，而不是 5，因为预处理器会以这种方式扩展它：

printf("25 / (3+2) = %d", 25 / 3 + 2);

这个版本更安全：

#define DIV(a,b) (a) / (b)

---

宏特别适用于创建通用代码（宏的参数可以是任何东西），有时带有参数。

更多的是，这段代码被放置（即插入）在宏被使用的地方。

OTOH，可以通过以下方式获得类似的结果：

重载函数（不同的参数类型）

C++ 中的模板（通用参数类型和值）

内联函数（将代码放置在调用它们的位置，而不是跳转到单点定义——然而，这是对编译器的建议）。

编辑：至于为什么宏不好：

1) 没有对参数进行类型检查（它们没有类型），因此很容易被误用 2) 有时会扩展为非常复杂的代码，在预处理文件中很难识别和理解 3) 很容易出错- 宏中的易发代码，例如：

#define MULTIPLY(a,b) a*b

然后打电话

MULTIPLY(2+3,4+5)

扩展在

2+3*4+5（而不是：(2+3)*(4+5)）。

要拥有后者，您应该定义：

#define MULTIPLY(a,b) ((a)*(b))

---

我认为使用预处理器定义或您所称的宏没有任何问题。

它们是在 c/c++ 中发现的（元）语言概念，并且与任何其他工具一样，如果您知道自己在做什么，它们可以让您的生活更轻松。宏的问题在于它们在您的 c/c++ 代码之前被处理并生成可能有错误的新代码并导致编译器错误，这些错误几乎是显而易见的。从好的方面来说，如果使用得当，它们可以帮助您保持代码清洁并节省大量打字时间，因此这取决于个人喜好。

---

C/C++ 中的宏可以作为版本控制的重要工具。相同的代码可以通过宏的次要配置交付给两个客户端。我使用类似的东西

#define IBM_AS_CLIENT
#ifdef IBM_AS_CLIENT 
  #define SOME_VALUE1 X
  #define SOME_VALUE2 Y
#else
  #define SOME_VALUE1 P
  #define SOME_VALUE2 Q
#endif

如果没有宏，这种功能是不容易实现的。宏实际上是一个很棒的软件配置管理工具，而不仅仅是一种创建快捷方式以重用代码的方法。以可重用性为目的在宏中定义函数肯定会产生问题。

---

预处理器宏在用于预期目的时并不邪恶，例如：

使用#ifdef 类型的构造创建同一软件的不同版本，例如不同区域的窗口版本。

用于定义代码测试相关值。

替代方案 - 可以使用 ini、xml、json 格式的某种配置文件用于类似目的。但是使用它们会对预处理器宏可以避免的代码产生运行时影响。

---

根据我的经验，宏对于程序大小并不理想，并且可能难以调试。但如果小心使用，它们是可以的。

通常一个好的替代方案是泛型函数和/或内联函数。

---