宏与内联函数的差异探究----自定义MIN函数引发的错误反省

在C++编程中，函数（包括内联函数）一般都是小写，而宏定义的“函数”（带参数的宏）往往采用大写。

上面这句话，看似稀松平常，但是不遵循这句话却容易导致意想不到的错误！今天就记录一个典型案例：

由于内联函数和宏十分相似，都是在程序运行之前进行的，都是用函数体取代表达式，都可以规避函数调用带来的开销从而提高效率，因此很容易模糊二者的本质区别，以至于忘记本文开头的话。这不，今天我就这么做了。这样做固然不符合编程的规范，然而并非一定会导致错误，除非内联函数名和带参数的宏重名，这时如果函数形参没有报错的话，将会导致难以排查的错误！下面，我详细说明这个实例。

1. 宏与内联函数的先后顺序

一开始，我自定义了一个类A，通过测试A确定是没有问题的，后来在扩展A类时，其成员函数需要调用另一个类B，程序没有报错，但是计算结果却明显出错了。通过调试，最后把问题锁定在了这个问题：A类定义中包含了B类的头文件，而B类的头文件中包含了OpenCV相关的两个头文件，也使用了cv的命名空间：

#include "opencv2/imgproc/imgproc.hpp"
#include "opencv2/highgui/highgui.hpp"
using namespace cv;

真是奇怪了，我猜想难道是命名空间冲突的导致的？不对，这里程序并没有报错的。因此只可能是两个头文件里的函数或变量名与A类中的函数或变量名冲突了，但是按理说，如果同名的话，一定是优先调用我自定义的函数的啊！现在唯一可能的错误原因就是A类的成员函数中使用了某个函数或变量名与OpenCV中的函数或变量名在运行之前就已经冲突，即在预编译时或编译时名称冲突了。

仔细检查代码，我发现在A类中我自定义了一个内联函数：

inline float MIN(float a, float b, float c, float d)
{
float t1,t2;
t1 = a<b?a:b;
t2 = c<d?c:d;
return t1<t2?t1:t2;
}

而B类所包含的的imgproc.hpp和highgui.hpp中都有如下语句

#include "opencv2/core/core.hpp"
#include "opencv2/imgproc/types_c.h"

而在types_c.h中我又找到了：

#ifndef MIN
#  define MIN(a,b)  ((a) > (b) ? (b) : (a))
#endif

因此，错误的原因是：OpenCV对MIN进行了宏定义，而程序在运行之前调用了OpenCV的宏对该表达式进行了替换，而没有用我自定义的内联函数进行展开。

为什么会这样？其实很简单，宏定义是在预编译时进行的，而内联函数是在编译时进行的，当重名时，当然是使用宏定义进行替换了！

当然，如果一开始使用宏来自定义MIN，那么也不会导致这个错误。总之，都是内联函数使用大写造成的问题。

2. 带参数的宏的参数个数问题

这里还有一个疑问，既然预编译时利用OpenCV的MIN替换了我的表达式，那么我传递了4个参数而不是宏定义中的2个参数，为什么仍然可以计算结果？答曰，VS2005这个编译器确实可以做到这一点，但是如果只传递一个参数，就会报错。有实验为证：

#define MINTEST(a,b) (a<b?a:b)
void main()
{
float a = MINTEST(12,9,8);
cout<<a<<endl;
}

输出结果：9

#define MINTEST(a,b) (a<b?a:b)
void main()
{
float a = MINTEST(12);
cout<<a<<endl;
}

编译错误提示：error C2059: syntax error : '?'

可见，预编译器在宏替换时，按顺序提取参数进行替换，如果超出则忽略后面的参数，而如果参数不够，由于替换后的表达式有误，因此导致编译错误。

3. 总结

1. 遵循命名规范，不给内联函数使用大写是很有意义的。

2. 带参数的宏定义的参数个数可以超出，但是不能不够，否则可能导致编译错误。