Программирование. Принципы и практика использования C++ Исправленное издание

Мы приносим извинения читателям, считающим, что приемы, которые будут описаны ниже, являются “грязными трюками”, и полагают, что о них лучше не говорить в приличном обществе. Однако мы думаем, что программирование должно учитывать реалии и что эти (очень простые) примеры использования и неправильного использования макросов сэкономят часы страданий для новичков. Незнание макросов не приносит счастья.

27.8.1. Макросы, похожие на функции

Рассмотрим типичный макрос, напоминающий функцию.

 #define MAX(x, y) ((x)>=(y)?(x):(y))

Мы используем прописные буквы в имени MAX, чтобы отличить его от многих функций с именем max (в разных программах). Очевидно, что этот макрос сильно отличается от функции: у него нет типов аргументов, нет тела, нет инструкции return и так далее, и вообще, зачем здесь так много скобок? Проанализируем следующий код:

 int aa = MAX(1,2);
 double dd = MAX(aa++,2);
 char cc = MAX(dd,aa)+2;

Он разворачивается в такой фрагмент программы:

 int aa = ((1)>=( 2)?(1):(2));
 double dd = ((aa++)>=(2)?( aa++):(2));
 char cc = ((dd)>=(aa)?(dd):(aa))+2;

Если бы всех этих скобок не было, то последняя строка выглядела бы следующим образом.

 char cc = dd>=aa?dd:aa+2;

Иначе говоря, переменная cc могла бы легко получить другое значение, которого вы не ожидали, исходя из определения макроса. Определяя макрос, не забывайте заключить в скобки каждый аргумент, входящий в выражение.

С другой стороны, не всегда скобки могут спасти нас от второго варианта развертывания. Параметру макроса x было присвоено значение aa++, а поскольку переменная x в макросе MAX используется дважды, переменная a может инкрементироваться также дважды. Не передавайте макросу аргументы, имеющие побочные эффекты.

Какой-то “гений” определил макрос следующим образом и поместил его в широко используемый заголовочный файл. К сожалению, он также назвал его max, а не MAX, поэтому когда в стандартном заголовке языка C++ объявляется функция

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

имя max разворачивается с аргументами T a и T b, и компилятор видит строку

 template<class T> inline T ((T a)>=(T b)?(T a):(T b))
  { return a<b?b:a; }

Сообщения об ошибке, выдаваемые компилятором, интересны, но не слишком информативны. В случае опасности можете отменить определение макроса.

 #undef max

К счастью, этот макрос не привел к большим неприятностям. Тем не менее в широко используемых заголовочных файлах существуют десятки тысяч макросов; вы не можете отменить их все, не вызвав хаоса.

Не все параметры макросов используются как выражения. Рассмотрим следующий пример:

 #define ALLOC(T,n) ((T*)malloc(sizeof(T)*n))

Это реальный пример, который может оказаться очень полезным для предотвращения ошибок, возникающих из-за согласованности между желательным типом выделяемой памяти и использованием оператора sizeof.

 double* p = malloc(sizeof(int)*10); /* похоже на ошибку */

К сожалению, написать макрос, который позволял бы выявить исчерпание памяти, — нетривиальная задача. Это можно было бы сделать, если бы мы в каком-то месте программы соответствующим образом определили переменную error_var и функцию error.

 #define ALLOC(T,n) (error_var = (T*)malloc(sizeof(T)*n), \
  (error_var==0)\
  ?(error("Отказ выделения памяти"),0)\
  :error_var)

Строки, завершающиеся символом \, не содержат опечаток; это просто способ разбить определение макроса на несколько строк. Когда мы пишем программы на языке C++, то предпочитаем использовать оператор new.

27.8.2. Синтаксис макросов

Можно определить макрос, который приводит текст исходного кода в приятный для вас вид. Рассмотрим пример.

 #define forever for(;;)
 #define CASE break; case
 #define begin {
 #define end }

Мы резко протестуем против этого. Многие люди пытались делать такие вещи. Они (и люди, которым пришлось поддерживать такие программы) пришли к следующим выводам.

• Многие люди не разделяют ваших взглядов на то, что считать лучшим синтаксисом.

• Улучшенный синтаксис является нестандартным и неожиданным; остальные люди будут сбиты с толку.

• Использование улучшенного синтаксиса может вызвать непонятные ошибки компиляции.

• Текст программы, который вы видите перед собой, не совпадает с текстом, который видит компилятор, и компилятор сообщает об ошибках, используя свой словарный запас, а не ваш.

Не пишите синтаксические макросы, для того чтобы улучшить внешний вид вашего кода. Вы и ваши лучшие друзья могут считать его превосходным, но опыт показывает, что вы окажетесь в крошечном меньшинстве среди более крупного сообщества программистов, поэтому кому-то придется переписать ваш код (если он сможет просуществовать до этого момента).