#define SQR(x) x*x。意外的答案答案

【问题标题】：#define SQR(x) x*x. Unexpected Answer#define SQR(x) x*x。意外的答案
【发布时间】：2014-02-17 15:54:41
【问题描述】：

为什么这个宏给出的输出是 144，而不是 121？

#include<iostream>
#define SQR(x) x*x

int main()
{
    int p=10;
    std::cout<<SQR(++p);
}

【问题讨论】：

标签： c++ macros

【解决方案1】：

这是预处理器宏的一个缺陷。问题在于表达式++p 被使用了两次，因为预处理器只是将宏“调用”替换为几乎一字不差的正文。

所以编译器在宏展开后看到的是

std::cout<<++p*++p;

根据宏的不同，如果您不小心在需要的地方放置括号，也可能会遇到运算符优先级问题。

以宏为例

// Macro to shift `a` by `b` bits
#define SHIFT(a, b)  a << b

...

std::cout << SHIFT(1, 4);

这将导致代码

std::cout << 1 << 4;

这可能不是我们想要或期望的。

如果您想避免这种情况，请改用内联函数：

inline int sqr(const int x)
{
    return x * x;
}

这有两件事要做：第一是表达式++p 只会被评估一次。另一件事是，现在您不能将 int 值以外的任何值传递给函数。使用预处理器宏，您可以像 SQR("A") 一样“调用”它，而预处理器不会在意，而您（有时）会从编译器中获得神秘错误。

此外，被标记为inline，编译器可能会完全跳过实际的函数调用并将（正确的）x*x 直接放在调用位置，从而使其与宏扩展一样“优化”。

【讨论】：

您可以将'A' 或任何其他数值传递给此函数（假设您打算使用int 的参数类型）；更糟糕的是，如果你传递一个浮点值，它会默默地给出一个意想不到的结果。模板可能更合适，尤其是作为宏的替代品。
@MikeSeymour 当然你是对的，但我认为模板目前可能有点超出 OP 的范畴。

【解决方案2】：

用这个宏进行平方的方法有两个问题：

首先，对于参数++p，执行增量操作两次。这当然不是故意的。（作为一般的经验法则，不要在“一行”中做几件事。将它们分成更多的语句。）。它甚至不会在递增两次时停止：这些递增的顺序未定义，因此无法保证此操作的结果！

其次，即使您没有++p 作为参数，您的宏中仍然存在错误！考虑输入1 + 1。预期输出为4。 1+1 没有副作用，应该没问题吧？不，因为SQR(1 + 1) 转换为1 + 1 * 1 + 1，其计算结果为3。

要至少部分修复此宏，请使用括号：

#define SQR(x) (x) * (x)

总而言之，您应该简单地将其替换为一个函数（以添加类型安全！）

int sqr(int x)
{
    return x * x;
}

你可以考虑把它做成一个模板

template <typename Type>
Type sqr(Type x)
{
   return x * x; // will only work on types for which there is the * operator.
}

您可以添加constexpr (C++11)，如果您打算在模板中使用正方形，这将非常有用：

constexpr int sqr(int x)
{
    return x * x;
}

【讨论】：

【解决方案3】：

因为您使用的是未定义的行为。当宏展开时，你的代码变成这样：

std::cout<<++p*++p;

在同一语句中多次对同一变量使用递增/递减运算符是未定义的行为。

【讨论】：

【解决方案4】：

因为 SQR(++p) 扩展为 ++p*++p，它在 C/C++ 中具有未定义的行为。在这种情况下，它在计算乘法之前将 p 增加了两次。但你不能依赖它。使用不同的 C/C++ 编译器可能是 121（甚至 42）。

【讨论】：