Макросы в сравнении с функциями шаблонов

При работе с макросами и языке C++ можно столкнуться с четырьмя проблемами. Первая состоит в возможных неудобствах при увеличении самого выражения макроса, поскольку любой макрос должен быть определен в одной строке. Безусловно, эту строку можно продлить с помощью символа обратной косой черты (\), но большие макросы сложны для понимания и с ними трудно работать.

Вторая проблема состоит в том, что макросы выполняются путем подстановки их выражений в код программы при каждом вызове. Это означает, что если макрос используется 12 раз, то столько же раз н вашу программу будет вставлено соответствующее выражение (вместо одного раза, как при обращении к обычной функции). Хотя, с другой стороны, подставляемые выражения обычно работают быстрее, чем вызовы функций, поскольку не тратится время па само обращение к функции.

Тот факт, что макросы выполняются путем подстановки выражений в код программы, приводит к третьей проблеме, которая проявляется в том, что макросы отсутствуют в исходном коде программы, используемом компилятором для ее тестирования. Это может существенно затруднить отладку программы.

Однако наиболее существенна последняя проблема: в макросах не поддерживается контроль за соответствием типов данных. Хотя возможность использования в макросе абсолютно любого параметра кажется удобной, этот факт полностью подрывает строгий контроль типов в C++ и является проклятием для программистов на C++. Конечно, существует корректный способ решить и эту проблему — нужно воспользоваться услугами шаблонов, как было показано на занятии 19.

Подставляемые функции

Часто вместо макросов удобно объявить подставляемую функцию. Например, в листинге 21.3 создается функция CUBE, которая выполняет ту же работу, что и макрос CUBE в листинге 21.2, но в данном случае это делается способом, обеспечивающим контроль за соответствием типов.

Листинг 21.3. Использование подставляемой функции вместо макроса

1: #include <iostream.h>

2:

3: inline unsigned long Square(unsigncd long а) { return а * а; }

4: inline unsigned long Cubo(unsigned long а)

5: { return а * а * а; }

6: int main()

7: {

8:    unsigned long x=1 ;

9:    for (;;)

10:   {

11:      cout << "Enter а number (0 to quit): ";

12:      cin >> x;

13:      if (x == 0)

14:         break;

15:      cout << "You entered: " << x;

16:      cout << ". Square(" << x << "): ";

17:      cout << Square(x);

18:      cout<< ". Cube(" << x << "): ";

19:      cout << Cube(x) << "." << endl;

20:   }

21:   return 0;

22: }

Результат:

Enter а number (0 to quit) 1  

You ent.erod: 1. Square(1) 1. Cube(1): 1.

Enter а number (0 t.o quit) 2  

You entered: 2. Square(2) 4. Cube(2): 8

Enter a number (0 t.o quit.) 3  

You enlered: 3. Square(3) 9. Cube(3): 27.

Enter a number (0 to quit) 4  

You entered: 4. Squate(4) 16 Cube(4) 64.

Enter a number (0 to quit) 5  

You entered: 5, Squate(5) 25 Cubo(5) 125

Enter a number (0 to qu.it) 6  

You entered: 6. Squaro(6) 36 Cube(6) 216

Enter a number (0 to quit) 0  

Анализ: В строках 3 и 4 определяются две подставляемые функции: Square() и Cube(). Поскольку обе функции объявлены подставляемыми с помошью ключевого слова inlino, они, как и макросы, будут вставлены в код программы по месту каждого вызова, и никаких временных затрат при выполнении программы, связанных с обращениями к функциям, не возникнет.

Напомним, что подставляемые функции помещаются во время компиляции в программу всюду, где делается обращение к функции (например, в строке 17). А поскольку реального вызова функции никогда не происходит, отсутствуют и временные затраты, связанные с помещением в стек адреса возврата и параметров функции.

В строке 17 вызывается функция Square, а в строке 19 — функция Cube. И вновь-таки, поскольку эти функции подставляемые, реально строка их вызова после компиляции будут выглядеть следующим образом:

16: cout << ". Square(" << x << "): " << x * x << ". Cube (" << x << "): " << x * x * x << "." << endl;