マクロにしかできないこと 〜C++でマクロを使うべきな場面〜
C++では， #define で定数を定義するな， const TYPE によるグローバル変数（もしくは適当な名前空間に内包されたグローバル変数）を使え， #define でマクロ関数を定義するな，代わりに inline 関数を使え，みたいなことが言われる．これは確かにその通りだ．
1項 #define ではなく， const と inline を使おう
Scott Meyers (スコット・メイヤーズ): Effective C++ (吉川訳, アスキー出版局, 1998)
に書いてあるように， プリプロセッサよりコンパイラに仕事させるべき だ．でもマクロにしかできないことも多々あるわけで．
case 1: 配列のサイズを取得
#define SIZE_OF_ARRAY(array) (sizeof(array)/sizeof((array)[0]))
SIZE_OF_ARRAY(配列) とすれば，配列の要素数に置き換えられる．これは， inline 関数ではできない．関数の引数に配列を使うと，自動的にポインタとして扱われてしまうからだ．
case 2: The # operator (マクロ引数の文字列化)
例えば変数名を文字列として取得したい場合， inline 関数では逆立ちしてもできない．しかし，マクロの # を使えばできる．
#define print(var) std::cout<<#var"= "<<var<<std::endl
これは， print(x) のように使うと
std::cout<<"x""= "<<x<<std::endl
のように置き換えられるマクロだ*1．マクロ引数 (var) に # をつけると (#var)，文字列として置換される．文字列化 # が必要な理由は，
#define print(var) std::cout<<"var= "<<var<<std::endl
とマクロを定義すると， print(x) を
std::cout<<"var= "<<x<<std::endl
のように置き換えるだけだからだ．
case 3: The ## operator (連結)
例えば x が代入されているマクロ引数 HOGE と _0 をくっつけて x_0 のような識別子を生成した場合に使う．こういう連結による識別子の生成も， inline 関数では絶対できない．
#include <iostream> #include <cmath> using namespace std; #define print(var) std::cout<<#var"= "<<var<<std::endl // case 2 の print の使用例 int main(int argc, char**argv) { const double angle[]= {0.5*M_PI, 0.25*M_PI, M_PI/3.0}; #define defc(_j) c##_j= std::cos(angle[_j]) const double defc(0),defc(1),defc(2); print(c0);print(c1);print(c2); #undef defc // ここでしか使わないマクロは undef しておく方がいい return 0; }
この例では defc(0)... の部分は
const double c0= std::cos(angle[0]), c1= std::cos(angle[1]), c2= std::cos(angle[2]);
のように置換される．タイプミスなどで c の後の番号と配列のインデクスを異なったものにしてしまうと，発見しにくいバグになるから，結構便利なことがわかる．つまり，似たような変数を生成するときに，ミスを減らせる．
例えば Octave のソース mx-op-defs.h では，キャストなどの演算子を生成するためのマクロを定義して，コードを共通化しているが，ここでも連結 ## の使用例がみられる．
おまけ: その他のプリプロセッサ・ディレクティブ
#define 以外のプリプロセッサ・ディレクティブについても，適当に紹介しておく．
#ifdef/#ifndef 〜 #endif によるコードの切替え
例えば C と C++ の両方から include するヘッダで，
#ifdef __cplusplus extern "C" { #endif
こういうプリプロセッサ・ディレクティブを使うことはよくある．
ライブラリのヘッダを2重に読まないようにするために，
#ifndef hogehoge_h #define hogehoge_h ... #endif
みたいなコードを書くことも．
参考文献
- ISO/IEC 14882:2003 (E): "16 Preprocessing directives" (C++ の標準規格)
