宏和函數的區別，C語言宏和函數區別詳解

在 C 語言中，對於一些常用或通用的功能或程式碼段的封裝可以有兩種方式：函數和宏定義。那麼，對於這兩種方式，我們該如何抉擇呢？在解決這個問題之前，有必要先來了解一下它們之間的區別。

1) 從程式的執行來看

函數呼叫會帶來額外的開銷，它需要開闢一片棧空間，記錄返回地址，將形參壓棧，從函數返回還要釋放棧。這種開銷不僅會降低程式碼效率，而且程式碼量也會大大增加。而宏定義只在編譯前進行，不分配記憶體，不占執行時間，只占編譯時間，因此在程式碼規模和速度方面都比函數更勝一籌。

2) 從引數的型別來看

函數的引數必須宣告為一種特定的資料型別，如果引數的型別不同，就需要使用不同的函數來解決，即使這些函數執行的任務是相同的。而宏定義則不存在著型別問題，因此它的引數也是無型別的。也就是說，在宏定義中，只要引數的操作是合法的，它可以用於任何引數型別。

3) 從引數的副作用來看

毋庸置疑，在宏定義中，在對宏引數傳入自增（或者自減）之類的表示式時很容易引起副作用，儘管前面也給出了一些解決方案，但還是不能夠完全杜絕這種情況的發生。與此同時，在進行宏替換時，如果不使用括號完備地保護各個宏引數，那麼很可能還會產生意想不到的結果。除此之外，宏還缺少必要的型別檢查。而函數卻從根本上避免了這些情況的產生。

4) 從程式碼的長度來看

在每次使用宏時，一份宏定義程式碼的副本都會插入程式中。除非宏非常短，否則使用宏會大幅度地增加程式的長度。而函數程式碼則只會出現在一個地方，以後每次呼叫這個函數時，呼叫的都是那個地方的同一份程式碼。

不難發現，單從上面 4 點區別來看，函數和宏定義各有優缺點，這就要求我們根據具體情況具體分析，合理地對二者進行取捨。看下面兩個封裝範例：

/*宏定義的方式*/
#define  MAX(x,y) (((x)>(y)) ？ (x):(y))
#define  MIN(x,y) (((x)<(y)) ？ (x):(y))
/*函數的方式*/
int max(int x,int y)
{
    return  (x>y？x:y);
}
int min(int x,int y)
{
    return (x<y？x:y);
}

從表面上來看這兩個範例，使用宏的封裝方式明顯優於函數的方式，原因很簡單：如果這裡要繼續比較兩個浮點型別數的大小時，就不得不再寫兩個專門針對浮點型別數的比較函數，對於其他型別數的比較以此類推；而宏定義因為不存在任何型別問題，因此可以用於整型、長整型、浮點型以及其他任何可以使用“>”與“<”操作符比較值大小的型別，正所謂一勞永逸。

但是，假如我們這裡需要呼叫上面的MAX宏來尋找 i1、i2、i3、i4 與 i5 5 個數的最大者（甚至更多數），如下面的範例程式碼所示：

int i1=0;
int i2=1;
int i3=2;
int i4=3;
int i5=4;
int max=MAX(i1,(MAX(i2,(MAX(i3,MAX(i4，i5))))));

接下來，編譯器對語句“MAX(i1,(MAX(i2,(MAX(i3,MAX(i4，i5))))))”進行展開如下：

(((i1)>(((((i2)>(((((i3)>((((i4)>(i5)) ? (i4) : (i5)))) ? (i3) : ((((i4)>(i5)) ? (i4) : (i5))))))) ? (i2) : (((((i3)>((((i4)>(i5)) ? (i4) : (i5)))) ? (i3) : ((((i4)>(i5)) ? (i4) : (i5)))))))))) ? (i1) : (((((i2)>(((((i3)>((((i4)>(i5)) ? (i4) : (i5)))) ? (i3) : ((((i4)>(i5)) ? (i4) : (i5))))))) ? (i2) : (((((i3)>((((i4)>(i5)) ? (i4) : (i5)))) ? (i3) : ((((i4)>(i5)) ? (i4) : (i5))))))))));

上面的展開程式碼看起來很鬱悶，基本快花眼了。當然，這裡還可以對宏呼叫語句進行優化，如下面的範例程式碼所示：

MAX(MAX(MAX(i1,i2),MAX(i3,i4)),i5);

現在看起來雖然精簡許多，但還不是很樂觀，展開程式碼如下所示：

(((((((((i1)>(i2)) ? (i1) : (i2)))>((((i3)>(i4)) ? (i3) : (i4)))) ? ((((i1)>(i2)) ? (i1) : (i2))) : ((((i3)>(i4)) ? (i3) : (i4)))))>(i5)) ? (((((((i1)>(i2)) ? (i1) : (i2)))>((((i3)>(i4)) ? (i3) : (i4)))) ? ((((i1)>(i2)) ? (i1) : (i2))) : ((((i3)>(i4)) ? (i3) : (i4))))) : (i5));

面對這種情況，有讀者或許會認為函數比宏方便，程式碼也顯得苗條與可愛多了。但不能夠一概而論，應具體情況具體分析。

除此之外，一些特殊功能根本無法用函數實現時，可以選擇使用宏定義來實現。例如，引數型別無法作為引數傳遞給函數，但是可以把引數型別傳遞給帶參的宏，如下面的範例程式碼所示：

#define MALLOC(n,type) ((type *) malloc((n)* sizeof(type)))

現在，利用 MALLOC 宏，就可以為任何型別分配一段指定的空間大小，並返回指向這段空間的指標。如下面的範例程式碼所示：

p = MALLOC(8,int);

展開以後的結果為：

p = (int *) malloc((8) * sizeof(int));

由此可見，宏定義有時候還可以完成函數不能夠完成的一些特殊功能。因此，如何取捨這二者，還需要根據具體情況具體分析，千萬不能夠武斷地做出判斷。一般來說，應該用宏去替換小的、可重複的程式碼段，這樣可以使程式執行速度更快。當任務比較複雜，需要多行程式碼才能實現時，或者要求程式越小越好時，就應該使用函數。