c言語のdefineの文法について

Question

理解したいこと

c言語の勉強をしています．以下の2種類のdefineに関する文の違いは何なのでしょうか？

char a;
#define ADDR1 (&a)
#define ADDR2 &a

ADDR1とADDR2はともに，変数aのアドレスを表していると理解していたのですが，以下のソースコードをコンパイルしたところ，ADDR2に関してのみエラーが出たため混乱しています．ご教授いただければ幸いです．

ソースコード

#include <stdio.h>

char a;
#define ADDR1 (&a)
#define ADDR2 &a

int main(void){
	
	printf("%x\n", ADDR1[0]);
	printf("%x\n", ADDR2[0]);

	return 0;
}

発生している問題・エラーメッセージ

main2.c: In function ‘main’:
main2.c:10:22: error: subscripted value is neither array nor pointer nor vector
  printf("%x\n", ADDR2[0]);
                      ^

Answer 1

Cのマクロはプリプロセッサの処理でテキストをそのまま置き換えます。ですので、マクロの処理が終わった後はmain関数が次のようになっています。

int main(void){

    printf("%x\n", (&a)[0]);
    printf("%x\n", &a[0]);

    return 0;
}

括弧があれば括弧を付けて、括弧が無ければ括弧を付けずにそのままテキストが置き換わると言うことです。その後、Cの文法として解釈されます。(&a)[0]は問題ありませんが、&a[0]では[]の方が優先順位が高いため&(a[0])と解釈されてしまいます。aはchar型ですので[]を付けてアクセスすることはできず、エラーになるということです。

このようにマクロはそのまま置き換えるという処理のため、()で囲んでいない場合は、前後にある演算子の優先順位などによっては別の物として解釈されてしまう場合があります。特殊な使い方を除けば、常に()で囲っていた方が安全です。

Answer 2

置き換えてみれば分かると思います。

#include <stdio.h>

char a;

int main(void){

    printf("%x\n", (&a)[0]);
    printf("%x\n", &a[0]);

    return 0;
}

2つ目の&a[0]は、&(a[0])の意味となりますが、aは配列でもポインタでもないので、添え字を付けることは出来ません。
1つ目は、(&a)がポインタになるので、それに添え字を付けることが出来ます。(&a)[0]は*&aと同じで、結局aの事です。

Answer 3

define は ソースコードの文字列レベルで置換をするだけです。
意図に反した置き換えになってしまうことがあります。

参考情報

• 競プロのrepマクロで、括弧が使われている理由

https://teratail.com/questions/110814

• C言語において、値を二乗するマクロを#define ...

https://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question_detail/q14191182339