C言語基礎｜関数と関数形式マクロの違い

C言語基礎｜関数と関数形式マクロの違い

「引数ゼロでも“関数っぽい”。小さな定番処理を、読みやすく安全にまとめよう！」

関数形式マクロというと sqr(x) みたいに引数がある形を想像しがちですが、実は 引数が0個の関数形式マクロ も作れます。

ポイントはこれです。

• 見た目は関数呼び出し：alert() のように書ける
• 実体はマクロ展開：コンパイル前に式が埋め込まれる
• 短い定番処理を“名前付き”で使える：読みやすさアップ

今回は alert() の例を、よりシンプルで分かりやすい別例に置き換えながら、
「どう定義する？」「どう展開される？」「何に注意する？」を、表と図でしっかり説明します。
後半では、演習8-1〜8-3に似た問題も3つ、解答と解説つきで用意しますね。

引数のない関数形式マクロの基本

まず結論：引数がなくても () を付けて呼べる

引数なし関数形式マクロは、こんな形です。

引数なし関数形式マクロの形

表の説明
NAME() という「() 付きの形」を見つけたら、後ろの式に展開する、というルールです。
NAME（カッコなし）とは別物として扱われやすいので、定義と呼び出しの両方で () を付けるのがコツです。

サンプルプログラム

ログの区切り線を出すマクロです。

• マクロ名：bar()
• 役割：区切り線を表示して改行する（ちょい便利）

サンプル：bar() を呼び出すだけの小さな例

プロジェクト名：chap8-3-1　ソースファイル名：chap8-3-1.c

#include <stdio.h>

#define bar() (puts("---- ここから処理を開始します ----"))

int main(void)
{
    bar();
    puts("計算が終わりました。");

    return 0;
}

実行例

---- ここから処理を開始します ----
計算が終わりました。

図で理解：関数ではなく、展開されて“埋め込まれる”

引数ありの関数形式マクロと同じで、引数なしでも動きは「呼び出し」ではなく「展開」です。

図：プリプロセッサによる展開の流れ

図の説明
bar() は実行時にどこかへ飛ぶわけではなく、コンパイル前に puts("...") に置き換えられます。
つまり、ソースコードが“書き換えられてから”コンパイルされるイメージです。

展開例：bar() は最終的にどうなる？

呼び出し側のこの行は…

bar();

プリプロセッサによって、こう展開されます。

(puts("---- ここから処理を開始します ----"));

関数呼び出しとマクロ展開の違い（引数なし版でも同じ）

表の説明
引数がなくても、マクロは「その場に貼り付く」ので、使いすぎるとコード量（結果のバイナリ）が増える可能性があります。

命令（ここで登場するもの）の書式と役割

ここでは、プログラム内で使った命令・要素を「何をするの？」目線で整理します。

#define の書式（引数なし関数形式マクロ）

書式

#define 名前() 置き換える内容

何をする？
名前() を見つけたら、右側の内容に展開します（コンパイル前）。

puts の書式

書式

puts("文字列");

何をする？
文字列を表示して、最後に改行も出してくれます。ログ表示に便利です。

printf の書式

書式

printf("書式文字列", 値, ...);

何をする？
数値を埋め込むなど、書式付きの出力を行います。
puts は簡単、printf は柔軟、という住み分けですね。

引数なしでも大事：マクロは ( ) で包むと安全

今回の定義はこうでした。

#define bar() (puts("---- ここから処理を開始します ----"))

この ( ) は、将来こういう使い方をしても事故りにくくするためです。

• if の後に置く
• 別の式の一部にする（おすすめはしないけど、事故耐性は上がる）

なぜ ( ) で包む？

注意：引数なしでも “副作用” はあり得る

「引数がないなら安全でしょ？」と思いがちですが、展開先が何をするか次第です。

たとえば、もしこんなマクロを作ると…

#define tick() (counter++)

tick() を呼ぶたびに値が変わります。これは意図通りならOKですが、
条件式の中などで使うと、分かりにくい動作になりやすいです。

引数なしマクロの使いどころ

マクロ定義内の式は ( ) で囲む（超重要）

ここは引数ありの話ですが、引数なしでも“考え方”は同じです。
関数形式マクロは 展開された結果が、別の演算子と組み合わさるので、( ) がないと壊れます。

悪い例：全体を囲まない sum_of

#define sum_of(x, y) x + y

これをこう使うと…

z = sum_of(a, b) * sum_of(c, d);

展開はこうなり、意図が崩れます。

z = a + b * c + d;

良い例：引数と全体を ( ) で囲む

#define sum_of(x, y) ((x) + (y))

展開後はこうなり、安全です。

z = ((a) + (b)) * ((c) + (d));

図：なぜ壊れるのか（優先順位のイメージ）

図の説明
C言語は掛け算 * が足し算 + より優先されます。
だから ( ) で守らないと、勝手に計算順が変わってしまいます。

演習問題

ここからは、同じノリで手を動かせる練習問題です！

演習8-1

二つの値の小さいほうを返す関数形式マクロを定義せよ

仕様：min(x, y) は小さいほうの値を返す。

解答例

#define min(x, y) (((x) < (y)) ? (x) : (y))

解説

• 引数 (x), (y) を ( ) で囲う。
• 全体も ( ) で囲う。
• 比較結果で返す値が変わるので条件演算子を使う。

演習8-2

三つの値 a, b, c の中央値（真ん中の値）を返すマクロを定義せよ

仕様：mid(a, b, c) は3つのうち“真ん中”を返す（ソートは不要、式でOK）

解答例

#define mid(a, b, c) (max(min((a),(b)), min(max((a),(b)), (c))) ) )

…は長いので、まずは補助マクロを作って安全に書くのがおすすめです。

#define max(x, y) (((x) > (y)) ? (x) : (y))
#define min(x, y) (((x) < (y)) ? (x) : (y))
#define mid(a, b, c) (max(min((a),(b)), min(max((a),(b)), (c))))

解説

• こういう複雑な式ほど、( ) で守らないと崩れます。
• ただし注意：引数に a++ みたいな副作用を入れると危険です。

演習8-3

二つの変数を交換するマクロを定義せよ

仕様：swap(type, a, b) で a と b を入れ替える。

解答例

#define swap(type, a, b) do { type tmp = (a); (a) = (b); (b) = tmp; } while (0)

解説

• do { ... } while (0) の形にしておくと、if の中で使っても安全になりやすい。
• (a) や (b) を ( ) で囲って、式の崩れを防ぐ。
• 交換は「一時変数 tmp」を使うのが王道