C言語の#defineと#includeの順番次第でエラーの有無が発生する理由

Question

C言語のエラーに関する質問です。
授業の課題で

2点pt1, pt2のx, y座標を
キーボードから読み込み（pt1, pt2ともy座標は正値を仮定），
pt2から出発し，x軸に接触した後pt1に至る経路で最短の経路
の経路長を求め，画面出力（表示）するプログラムを作成せよ．

といった課題が出ました。平方根を使うと思い、#include <math.h>を追加して書いたのですが、
このようなエラーが出ました。

#define abs(x) (x < 0 ? x * -1 : x)
#define max(x,y) (x > y ? x : y)
#define min(x,y) (x < y ? x : y)

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <math.h>

struct point {
	double x, y;

};

int main(void)
{
	struct point pt1, pt2;
	double s;

	printf("Input pt1(x y) : ");
	scanf("%lf %lf", &pt1.x, &pt1.y);
	printf("Input pt2(x y) : ");
	scanf("%lf %lf", &pt2.x, &pt2.y);

	s = sqrt(pow(pt2.x - pt1.x, 2) + pow(pt1.y + pt2.y, 2));

	printf("%f", s);

	return 0;
}

いろいろ調べてみたところ#defineと#includeの順番を入れ替えると無事動きました。
がしかし、なぜ入れ替えると動いたのかという理由を調べてみても難しい用語がでてきて、それを調べてもまた難しい用語が出てきたりで困っています。
どなたか、ご教授願います。

稚拙な文で申し訳ないです。

Comments

[Zuishin]

出てきた難しい用語を書かないと、それを使って説明されたら困るでしょう。

簡単な用語だけで言うと、前から順に処理するために、前で定義されたものが上書きされるからです。

[Maikaze0315]

おっしゃる通りです！
わざわざ助かります。。。！
以後、気をつけます！

Answer 1

• マクロはプログラム全体の解釈の最初に展開され、それが終わってから各種の宣言や定義の解釈が始まる
• マクロは C の構文を理解しない。 トークンの並びを置き換えるだけ
• マクロはマクロを定義した場所以降の置き換えをする

というルールを元にして考えると理解できると思います。

状況を簡素化して例にしてみます。

int foo(int x) {
	return x;
}

#define foo(x) x

int main(void) {
   foo(1);
}

これはエラーなくコンパイルできます。

上記のルールに従って「最初にマクロ展開される」というのを適用すると

int foo(int x) {
	return x;
}

int main(void) {
   1;
}

となって、問題は生じません。

ではマクロ定義と関数定義を入れ替えるとどうなるか？

つまり、

#define foo(x) x

int foo(int x) {
	return x;
}

int main(void) {
   foo(1);
}

というプログラムを考えるとマクロ展開をした結果はこうなります。

int int x {
	return x;
}

int main(void) {
   1;
}

当然ながらこれは正しいプログラムになっていません。

こういうことが起きているわけです。

Answer 2

#define abs(x) なんとか というのは、その行以降にある abs(x) を なんとか に置き換えるという意味です。それがヘッダの中でも起きます。

int __cdecl abs(_In_ int _X); は関数の宣言ですが、これが int __cdecl (_In_ int _X < 0 ? _In_ int _X * -1 : _In_ int _X); に置き換えられ、文法上めちゃくちゃなのでエラーになります。

#define をヘッダより後に書けばヘッダに影響はないので大丈夫ということです。

Comments

[Maikaze0315]

既にabs()という関数があったからこうなってしまったんですね！
丁寧にありがとうございました！

Answer 3

インクルードしているヘッダファイルの中で、どの関数がどのように定義されているのかわかりませんが、
関数absが例えば、下記のように宣言されていたとすると、

int abs(int arg);

あなたの書いたマクロ定義により、これは、下記のように置換されて、Cの構文としては意味を成さないものになります。

int (int arg < 0 ? int arg * -1 : int arg);