[임베디드 C] 비트 연산 매크로

// 한 비트 클리어 
#define clear_bit(data,loc)           ((data) &= ~(0x1<<(loc)))
// 연속된 여러 비트 클리어
#define clear_bits(data, area, loc)   ((data) &= ~((area)<<(loc)))
 
// 한 비트 설정
#define set_bit(data, loc)            ((data) |= (0x1<<(loc)))
// 연속된 여러 비트 설정
#define set_bits(data, area, loc)     ((data) |= ((area)<<(loc)))
 
// 한 비트 반전 
#define invert_bit(data,loc)          ((data) ^=(0x1 <<(loc)))
// 연속된 여러 비트 반전
#define invert_bits(data,area, loc)   ((data) ^=((area) <<(loc)))
 
// 비트 검사
#define check_bit(data,loc)           ((data) & (0x1<<(loc)))
// 비트 추출
#define extract_bits(data,area,loc)   (((data)>>(loc)) & (area))

매크로를 이용하면 매번 비트 연산을 할 때마다 고민할 필요가 없다. 그런데 편리한 매크로에는 빠지기 쉬운 함정이 있으니, 바로 치환 함정이다. 다음은 입력 받은 수를 더하는 매크로이다.

#define ADD(X)             X+X
 
void main(void) {
    int k;
    k = -ADD(5);

위의 소스는 두 수의 합을 음수화 시키고자 하는 소스이다. 그런데 k를 출력해보면 0이 출력된다. 왜일까? 수식을 치환해보면 k = -5+5가 된다. 0이 출력되는 것은 당연하다. 그럼 정상적으로 작동시키려면 어떻게 해야할까? 매크로의 수식을 괄호로 묶어주어야 한다.

#define ADD(X)             (X + X)

하지만 아직도 함정이 남아있다. 다음 소스를 보자.

#include <stdio.h>
#define SQUARE(X)             (X * X)
 
void main(void) {
    int a = 2;
    printf("%d", SQUARE(a + 5));
}

이번 매크로는 제곱을 만들어준다. 49가 나오길 기대하고 만들었지만 결과는 17이 출력된다. 수식을 치환해보면 a+5*a+5가 된다. 무엇이 문제인지 보이는가? 원하는 수식은 (a+5)*(a*5)였지만 괄호가 빠져 a+(5*a)+5라는 수식으로 계산되었다. 이 코드를 수정하면 다음과 같다.

#define SQUARE(X)             ((X) * (X))

출처 : 임베디드 프로그래밍 C코드 최적화, 김유진 지음