为什么要使用#define而不是变量？

Question

#define 在 C++ 中的作用是什么？我只看到它被用来代替“魔法数字”，但我不明白为什么不直接将该值赋给变量。

- Greener

Answer 1

#define是C和C++预处理器语言的一部分。当它们在代码中使用时，编译器会将#define语句替换为你所需的内容。例如，如果你厌倦了一遍又一遍地写for (int i=0; i<=10; i++)，可以这样写：

#define fori10 for (int i=0; i<=10; i++)

// some code...

fori10 {
    // do stuff to i
}

如果你想要更通用的东西，你可以创建预处理器宏：

#define fori(x) for (int i=0; i<=x; i++)
// the x will be replaced by what ever is put into the parenthesis, such as
// 20 here
fori(20) {
    // do more stuff to i
}

如果您只想在某个特定构建中使用某些代码，那么宏定义（#define）还非常有用，这也是条件编译的另一个主要用途：

// compile the following if debugging is turned on and defined
#ifdef DEBUG
// some code
#endif

大多数编译器允许您从命令行定义宏（例如 g++ -DDEBUG something.cpp），但您也可以在代码中像这样定义：

#define DEBUG

一些资源：

1. 维基百科文章
2. C++ 特定网站
3. GCC 预处理器文档
4. 微软参考文献
5. C 特定网站（我认为它与 C++ 版本没有区别）

- supercheetah

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顺便说一下，现在没有充分的理由在C++中使用#define定义常量。事实上，这被认为是违反C++规范的做法或者类似于这样的做法。 - supercheetah

那些不害怕 BOURNEGOL 的人注定要重蹈覆辙。 - Paul Tomblin

这只是一个说明，这些例子都是非常牵强附会的，仅用于展示预处理器的功能。我不建议任何人实际使用它们。 - supercheetah

那些宏最好是大写的，记得微软公司的“max”和“min”的惨败。 - Slava

请注意，#define fori(x) for (int i=0; i<=x; i++) 应该改为 #define fori(x) for (int i=0; i<=(x); i++)。 （请注意额外的括号。）在这个例子中，括号的使用可能不明显，但是如果有人在参数 x 中放置位运算，将会发生错误。 - lwchkg

这应该是被选中的答案。 - frankliuao

Answer 2

现在大多数情况下是为了风格而使用const。当C语言年轻的时候，没有const变量这个概念。因此，如果你使用一个变量而不是#define，你无法保证某个地方的某个人不会更改它的值，从而在整个程序中造成混乱。

在旧时代，FORTRAN甚至将常量作为引用传递给子程序，这可能会导致将像“2”这样的常量的值更改为其他值（这会让人头疼）。有一次，在我正在工作的程序中发生了这种情况，我们唯一的提示是当程序达到本应正常结束的STOP 999时，我们会收到一个ABEND（异常结束）。

- Paul Tomblin

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“现在大多数情况下这只是一种风格。” 这是回答这个问题的答案。基本上，如果您的风格允许，请使用它。supercheetah 的回答更好。 - Trisped

现在大多数情况下都是风格上的吗？不是的。最好使用定义来避免消耗内存的常量，特别是在使用资源有限的微控制器进行编程时更为重要。 - Codebeat

Answer 3

有一次我在工作中遇到了麻烦。有人指责我在数组声明中使用了“魔法数字”。

就像这样：

int Marylyn[256], Ann[1024];

公司的政策是避免使用这些“魔法数”，因为据我解释，这些数字不具有可移植性，会阻碍易于维护。我曾争辩说，在阅读代码时，我想精确知道数组的大小。但我最终失败了，于是在一个周五下午，我将这些有问题的“魔法数”替换为像这样的#defines：

 #define TWO_FIFTY_SIX 256
 #define TEN_TWENTY_FOUR 1024

 int Marylyn[TWO_FIFTY_SIX], Ann[TEN_TWENTY_FOUR];

接下来的星期一下午，我被叫去并被指控具有被动抵抗倾向。

- Harpee

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他们非常正确。#define MARYLYN_SIZE 256 就是你想要的。 - Mo Beigi

重点是分离意义。为什么256与1024很重要？这是一个“魔法数字”，因为没有说明该值的重要性。当你知道该值为何重要时，字面上的数值就不那么重要了。 - Dave Cousineau

然后你被解雇了，对吧？这种行为方式并不专业。你的行为越界了，没有完成分配给你的简单任务。公司的政策是正确的——仅仅把“256”和“1024”倒进去是不能维护的，然而当面对这个问题时，你决定让事情变得更糟。如果在我的公司里继续这样做，你会被辞退的。 - Lightness Races in Orbit

@JAMESBRYANB.Juventud 应该有多少个Marylyns和Anns？是什么决定了这一点？在那个决定之后命名常量。例如：static constexpr const size_t MAX_HOMES_AVAILABLE = 1024; int Ann[MAX_HOMES_AVAILABLE];。如果选择非常明显且本地化，那么直接使用1024并不会太糟糕，但像Harpee所做的那样就是在刁难人了。 - Lightness Races in Orbit

@JAMESBRYANB.Juventud 注意，这并不与可移植性有太大关系。 - Lightness Races in Orbit

Answer 4

#define可以完成一些普通的C++无法完成的任务，比如保护头文件和其他任务。然而，它绝对不应该被用作魔数-应该使用静态常量代替。

- Puppy

Answer 5

C语言以前没有常量，因此#define是提供常量值的唯一方法。现在C和C++都有常量，因此除非它们将使用#ifdef/ifndef进行测试，否则没有使用它们的必要。

- user2100815

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如果你使用模板，那么它们仍然很方便，因为你需要在编译时知道值。 - Erbureth

@Erbureth 常量在编译时已知。 - user2100815

@Erbureth：我相信命名空间作用域中的const值默认具有内部链接，因此您也不使用全局变量。虽然这可能仅适用于整数常量。 - Dennis Zickefoose

如果我读了页面下面的评论，我就会看到这一点已经被提出了。哦，好吧。 - Dennis Zickefoose

Answer 6

最常见的用途（除了声明常量之外）是 包含保护。

- YXD

Answer 7

预处理器在编译之前评估define，而变量是在运行时引用的。这意味着您可以控制应用程序的构建方式（而不是运行方式）

以下是一些使用define的示例，它们无法被变量替换：

1. #define min(i, j) (((i) < (j)) ? (i) : (j))
   请注意，这是由预处理器在编译期间评估的，而不是在运行时。

2. http://msdn.microsoft.com/en-us/library/8fskxacy.aspx

- DanJ

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定义可以很容易地被内联函数替代。 - Bo Persson

该定义被预处理器“展开”为一个C表达式，可能在编译时进行评估，也可能不进行评估。例如min(1,2)与min(a,b)，其中a和b是变量。 - Sil

@Bo Persson：需要一个模板函数，无论是否内联，因为它应该适用于所有类型。 - Robin Hsu

Answer 8

#define 允许您在头文件中设置一个值，否则会编译成大于零的大小。您的头文件不应该编译成大于零的大小。

// File:  MyFile.h

// This header will compile to size-zero.
#define TAX_RATE 0.625

// NO:  static const double TAX_RATE = 0.625;
// NO:  extern const double TAX_RATE;  // WHAT IS THE VALUE?

编辑：正如Neil在本帖的评论中指出的那样，头文件中的显式定义（带值）适用于C++，但不适用于C。

- charley

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不对。const double TAX_RATE = 0.625。默认情况下，常量具有翻译单元作用域。 - user2100815

在C语言中，常量具有外部链接性，因此应该在.c文件中定义。在C++中，它们具有内部链接性，因此可以在头文件中定义。因此，如果是C++而不是C，请同意@Neil的观点。(该问题涉及头文件中的魔数，因此我不同意其他人关于#define用于包含保护或任何非魔数讨论的离题讨论。) - charley