#expr表示根據(jù)宏中的參數(shù)(即表達式的內(nèi)容)，生成一個字符串。該過程同樣是有編譯器產(chǎn)生的，編譯器在編譯源文件的時候，如果遇到了類似的宏，會自動根據(jù)程序中表達式的內(nèi)容，生成一個字符串的宏。

這種方式的優(yōu)點是可以用統(tǒng)一的方法打印表達式的內(nèi)容，在程序的調(diào)試過程中可以方便直觀的看到轉(zhuǎn)換字符串之后的表達式。具體的表達式的內(nèi)容是什么，有編譯器自動寫入程序中，這樣使用相同的宏打印所有表達式的字符串。

//打印字符#define debugc(expr) printf(" %s = %c ", #expr, expr)//打印浮點數(shù)#define debugf(expr) printf(" %s = %f ", #expr, expr)//按照16進制打印整數(shù)#define debugx(expr) printf(" %s = 0X%x ", #expr, expr);

由于#expr本質(zhì)上市一個表示字符串的宏，因此在程序中也可以不適用%s打印它的內(nèi)容，而是可以將其直接與其它的字符串連接。因此，上述宏可以等價以下形式：

//打印字符#define debugc(expr) printf(" #expr = %c ", expr)//打印浮點數(shù)#define debugf(expr) printf(" #expr = %f ", expr)//按照16進制打印整數(shù)#define debugx(expr) printf(" #expr = 0X%x ", expr);

總結(jié)

#是C語言預(yù)處理階段的字符串化操作符，可將宏中的內(nèi)容轉(zhuǎn)換成字符串。

3. ## 連接操作符

在gcc的編譯系統(tǒng)中，##是C語言中的連接操作符，可以在編譯的預(yù)處理階段實現(xiàn)字符串連接的操作。

程序示例：

#include

#define test(x) test##x

void test1(int a){ ? ?printf("test1 a = %d ", a);}

void test2(char *s){ ? ?printf("test2 s = %s ", s);}

int main(void){ ? ?test(1)(100);

test(2)("hello world");

return 0;}

上述程序中，test(x)宏被定義為test##x, 他表示test字符串和x字符串的連接。

在程序的調(diào)試語句中，##常用的方式如下：

#define DEBUG(fmt, args...) printf(fmt, ##args)

替換的方式是將參數(shù)的兩個部分以##連接。##表示連接變量代表前面的參數(shù)列表。使用這種形式可以將宏的參數(shù)傳遞給一個參數(shù)。args…是宏的參數(shù)，表示可變的參數(shù)列表，使用##args將其傳給printf函數(shù)。

總結(jié)

##是C語言預(yù)處理階段的連接操作符，可實現(xiàn)宏參數(shù)的連接。

4. 調(diào)試宏第一種形式

一種定義的方式:

#define DEBUG(fmt, args...) ? ? ? ? ? ? ? ?{ ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?printf("file:%s function: %s line: %d ", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__); ? ?printf(fmt, ##args); ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?}

程序示例：

#include

#define DEBUG(fmt, args...) ? ? ? ? ? ? ? ?{ ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?printf("file:%s function: %s line: %d ", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__); ? ?printf(fmt, ##args); ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?}

int main(void){ ? ?int a = 100; ? ?int b = 200;

char *s = "hello world"; ? ?DEBUG("a = %d b = %d ", a, b); ? ?DEBUG("a = %x b = %x ", a, b); ? ?DEBUG("s = %s ", s);

return 0;}

總結(jié)

上面的DEBUG定義的方式是兩條語句的組合，不可能在產(chǎn)生返回值，因此不能使用它的返回值。

5. 調(diào)試宏的第二種定義方式

調(diào)試宏的第二種定義方式。

#define DEBUG(fmt, args...) ? ? ? ? ? ? ? ?printf("file:%s function: %s line: %d "fmt, ? ?__FILE__, __FUNCTION__, __LINE__, ##args)

程序示例：

#include

#define DEBUG(fmt, args...) ? ? ? ? ? ? ? ?printf("file:%s function: %s line: %d "fmt, ? ?__FILE__, __FUNCTION__, __LINE__, ##args)

int main(void){ ? ?int a = 100; ? ?int b = 200;

char *s = "hello world"; ? ?DEBUG("a = %d b = %d ", a, b); ? ?DEBUG("a = %x b = %x ", a, b); ? ?DEBUG("s = %s ", s);

return 0;}

總結(jié)? ?

fmt必須是一個字符串，不能使用指針，只有這樣才可以實現(xiàn)字符串的功能。

6. 對調(diào)試語句進行分級審查

即使定義了調(diào)試的宏，在工程足夠大的情況下，也會導(dǎo)致在打開宏開關(guān)的時候在終端出現(xiàn)大量的信息。而無法區(qū)分哪些是有用的。這個時候就要加入分級檢查機制，可以定義不同的調(diào)試級別，這樣就可以對不同重要程序和不同的模塊進行區(qū)分，需要調(diào)試哪一個模塊就可以打開那一個模塊的調(diào)試級別。

一般可以利用配置文件的方式顯示，其實Linux內(nèi)核也是這么做的，它把調(diào)試的等級分成了7個不同重要程度的級別，只有設(shè)定某個級別可以顯示，對應(yīng)的調(diào)試信息才會打印到終端上。

可以寫出一下配置文件。

[debug]debug_level=XXX_MODULE

解析配置文件使用標(biāo)準(zhǔn)的字符串操作庫函數(shù)就可以獲取XXX_MODULE這個數(shù)值。

int show_debug(int level){ ? ?if (level == XXX_MODULE) ? ?{ ? ? ? ?#define DEBUG(fmt, args...) ? ? ? ? ? ? ? ?

? ?printf("file:%s function: %s line: %d "fmt, ? ? ? ?__FILE__, __FUNCTION__, __LINE__, ##args) ? ? ? ? ?} ? ?else if (...) ? ?{ ? ? ? ?.... ? ?}}

7. 條件編譯調(diào)試語句

在實際的開發(fā)中，一般會維護兩種源程序，一種是帶有調(diào)試語句的調(diào)試版本程序，另外一種是不帶有調(diào)試語句的發(fā)布版本程序。然后根據(jù)不同的條件編譯選項，編譯出不同的調(diào)試版本和發(fā)布版本的程序。

在實現(xiàn)過程中，可以使用一個調(diào)試宏來控制調(diào)試語句的開關(guān)。

#ifdef USE_DEBUG ? ? ? ?#define DEBUG(fmt, args...) ? ? ? ? ? ? ? ? ?

?printf("file:%s function: %s line: %d "fmt, ? ? ? ?__FILE__, __FUNCTION__, __LINE__, ##args) ?#else ? ? ? ?#define DEBUG(fmt, args...)

#endif

如果USE_DEBUG被定義，那么有調(diào)試信息，否則DEBUG就為空。

如果需要調(diào)試信息，就只需要在程序中更改一行就可以了。

#define USE_DEBUG#undef USE_DEBUG

定義條件編譯的方式使用一個帶有值的宏。

#if USE_DEBUG ? ? ? ?#define DEBUG(fmt, args...) ? ? ? ? ? ? ? ?
? ?printf("file:%s function: %s line: %d "fmt, ? ? ? ?__FILE__, __FUNCTION__, __LINE__, ##args) ?#else ? ? ? ?#define DEBUG(fmt, args...)

#endif

可以使用如下方式進行條件編譯。

#ifndef USE_DEBUG#define USE_DEBUG 0#endif

8. 使用do…while的宏定義

使用宏定義可以將一些較為短小的功能封裝，方便使用。宏的形式和函數(shù)類似，但是可以節(jié)省函數(shù)跳轉(zhuǎn)的開銷。如何將一個語句封裝成一個宏，在程序中常常使用do…while(0)的形式。

#define HELLO(str) do { printf("hello: %s ", str); }while(0)

程序示例：

int cond = 1;if (cond) ? ?HELLO("true");else ? ?HELLO("false");

9. 代碼剖析

對于比較大的程序，可以借助一些工具來首先把需要優(yōu)化的點清理出來。接下來我們來看看在程序執(zhí)行過程中獲取數(shù)據(jù)并進行分析的工具：代碼剖析程序。

測試程序：

#include

#define T 100000

void call_one(){ ? ?int count = T * 1000; ? ?while(count--);}

void call_two(){ ? ?int count = T * 50; ? ?while(count--);}

void call_three(){ ? ?int count = T * 20; ? ?while(count--);}

int main(void){ ? ?int time = 10;

while(time--) ? ?{ ? ? ? ?call_one(); ? ? ? ?call_two(); ? ? ? ?call_three(); ? ?}

return 0;}

編譯的時候加入-pg選項。

deng@itcast:~/tmp$ gcc -pg ?test.c -o test

執(zhí)行完成后，在當(dāng)前文件中生成了一個gmon.out文件。

deng@itcast:~/tmp$ ./test ?deng@itcast:~/tmp$ lsgmon.out ?test ?test.cdeng@itcast:~/tmp$?

使用gprof剖析主程序。

deng@itcast:~/tmp$ gprof testFlat profile:

Each sample counts as 0.01 seconds. ?% ? cumulative ? self ? ? ? ? ? ?
?self ? ? total ? ? ? ? ? time ? seconds ? seconds ? ?calls ?ms/call ?ms/call ?name ? ?95.64 ? ? ?
1.61 ? ? 1.61 ? ? ? 10 ? 160.68 ? 160.68 ?call_one ?3.63 ? ? ?1.67 ? ? 0.06 ? ? ? 10 ? ? 6.10 ? ?
6.10 ?call_two ?2.42 ? ? ?1.71 ? ? 0.04 ? ? ? 10 ? ? 4.07 ? ? 4.07 ?call_three
?

其中主要的信息有兩個，一個是每個函數(shù)執(zhí)行的時間占程序總時間的百分比，另外一個就是函數(shù)被調(diào)用的次數(shù)。通過這些信息，可以優(yōu)化核心程序的實現(xiàn)方式來提高效率。

當(dāng)然這個剖析程序由于它自身特性有一些限制，比較適用于運行時間比較長的程序，因為統(tǒng)計的時間是基于間隔計數(shù)這種機制，所以還需要考慮函數(shù)執(zhí)行的相對時間，如果程序執(zhí)行時間過短，那得到的信息是沒有任何參考意義的。

將上述程序時間縮短。

#include

#define T 100

void call_one(){ ? ?int count = T * 1000; ? ?while(count--);}

void call_two(){ ? ?int count = T * 50; ? ?while(count--);}

void call_three(){ ? ?int count = T * 20; ? ?while(count--);}

int main(void){ ? ?int time = 10;

while(time--) ? ?{ ? ? ? ?call_one(); ? ? ? ?call_two(); ? ? ? ?call_three(); ? ?}

return 0;}

剖析結(jié)果如下。

deng@itcast:~/tmp$ gcc -pg test.c -o testdeng@itcast:~/tmp$ ./test ?deng@itcast:~/tmp$ gprof testFlat profile:

Each sample counts as 0.01 seconds. no time accumulated

% ? cumulative ? self ? ? ? ? ? ? ?self ? ? total ? ? ? ? ? time ? seconds ? seconds ? ?calls ?Ts/call ?Ts/call ?name ? ? ?0.00 ? ? ?0.00 ? ? 0.00 ? ? ? 10 ? ? 0.00 ? ? 0.00 ?call_one ?0.00 ? ? ?0.00 ? ? 0.00 ? ? ? 10 ? ? 0.00 ? ? 0.00 ?call_three ?0.00 ? ? ?0.00 ? ? 0.00 ? ? ? 10 ? ? 0.00 ? ? 0.00 ?call_two

因此該剖析程序?qū)τ谠綇?fù)雜、執(zhí)行時間越長的函數(shù)也適用。

那么是不是每個函數(shù)執(zhí)行的絕對時間越長，剖析顯示的時間就真的越長呢？可以再看如下的例子。

#include

#define T 100

void call_one(){ ? ?int count = T * 1000; ? ?while(count--);}

void call_two(){ ? ?int count = T * 100000; ? ?while(count--);}

void call_three(){ ? ?int count = T * 20; ? ?while(count--);}

int main(void){ ? ?int time = 10;

while(time--) ? ?{ ? ? ? ?call_one(); ? ? ? ?call_two(); ? ? ? ?call_three(); ? ?}

return 0;}

剖析結(jié)果如下。

deng@itcast:~/tmp$ gcc -pg test.c -o testdeng@itcast:~/tmp$ ./test ?deng@itcast:~/tmp$ gprof testFlat profile:

Each sample counts as 0.01 seconds. ?% ? cumulative ? self ? ? ? ? ? ? ?self ? ? total ? ? ? ? ? time ? seconds ? seconds ? ?calls ?ms/call ?ms/call ?name ? ?101.69 ? ? ?0.15 ? ? 0.15 ? ? ? 10 ? ?15.25 ? ?15.25 ?call_two ?0.00 ? ? ?0.15 ? ? 0.00 ? ? ? 10 ? ? 0.00 ? ? 0.00 ?call_one??0.00??????0.15?????0.00???????10?????0.00?????0.00??call_three

總結(jié)

在使用gprof工具的時候，對于一個函數(shù)進行g(shù)prof方式的剖析，實質(zhì)上的時間是指除去庫函數(shù)調(diào)用和系統(tǒng)調(diào)用之外，純碎應(yīng)用部分開發(fā)的實際代碼運行的時間，也就是說time一項描述的時間值不包括庫函數(shù)printf、系統(tǒng)調(diào)用system等運行的時間。這些實用庫函數(shù)的程序雖然運行的時候?qū)⒈茸畛醯某绦驅(qū)嵱酶嗟臅r間，但是對于剖析函數(shù)來說并沒有影響。

編輯：黃飛