完全自学C(干货) —— 预处理详解

目录

一，预定义符号

二，#define

#define定义的标识符

#define定义宏

# 和 ##

带副作用的宏参数

宏和函数的对比

#undef

三，命令行定义

四，条件编译

五，文件包含 #include

头文件包含方式

嵌套文件包含

六，其他预处理指令

---

• 以“#”开头的均为预处理指令；
• 预处理是在编译前对源码的文本操作；

一，预定义符号

• C语言已预先定义好的内置符号（预定义宏）；
• 可用于日志信息，以便于调试等；

__FILE__ //进行编译的源文件
__LINE__ //文件当前的行号
__DATE__ //文件被编译的日期
__TIME__ //文件被编译的时间
__STDC__ //如文件编译器遵循ANSI C，其值为1，否则未定义（gcc支持、vs不支持）

int main()
{
	printf("%s\n", __FILE__); //F:\VS\Project1\test.c
	printf("%d\n", __LINE__); //1990
	printf("%s\n", __DATE__); //Aug  1 2021
	printf("%s\n", __TIME__); //10:23 : 43
}

二，#define

• 可分为无参数宏定义和带参数宏定义；

• 标识符习惯全部大写，以区分变量名；

#define定义的标识符

#define name stuff

• 预处理阶段时，替换；
• 末尾建议不要加(;)，否则多一个空语句或语法错误；
• 也可称为无参宏定义；

#define MAX 1000 //可替换数值
#define reg register //可替换关键字
#define do forever for(;;) //可替换一段语句
#define CASE break;case //可替换一段代码
//可替换多行代码（\续行符）
#define DEBUG_PRINT printf("file:%s\tline:%d\tdate:%s\ttime:%s\n",\
							__FILE__, __LINE__, \
							__DATE__, __TIME__)
	

#define定义宏

• 允许把参数替换到文本中，称为宏（macro）或定义宏（define macro）；

#define name( parament-list ) stuff

• parament-list 参数列表，会在stuff中完成替换；
• 括号（）必须紧邻name；
• 也可称为带参宏定义；

#define SQUARE(x) x*x
int main()
{
	int ret = SQUARE(4); //先传参，在替换
	printf("%d", ret); 
}
//结果：16

注：

• 宏是先替换，在计算的；
• 对数值表达式进行求值的宏定义，应加上括号，避免在使用宏时由于参数中的操作符和邻近操作符之间产生歧义；

#define SQUARE(x) x*x
int main()
{
	int ret1 = SQUARE(3 + 1); //3+1*3+1
	int ret2 = 3 * SQUARE(3 + 1); //3*3+1*3+1
	printf("%d %d", ret1, ret2);
}
//结果：7 13

#define SQUARE(x) ((x)*(x))
int main()
{
	int ret1 = SQUARE(3 + 1); //(3+1)*(3+1)
	int ret2 = 3 * SQUARE(3 + 1); //3*((3+1)*(3+1))
	printf("%d %d", ret1, ret2);
}
//结果：16 48

#define替换规则

• 在调用宏时，首先对其参数进行检查，看是否包含任何由#define定义的符号；如果是，先替换它们；替换文本会被插入到程序中原来文本的位置；对于宏，参数名被他们的值替换；
• 最后，再次对结果文件进行扫描，看是否包含任何由#define定义的符号。如果是，就重复上述处理过程。

#define M 100
#define MAX(x,y) ((x)>(y)?(x):(y))

int main()
{
	int ret = MAX(10, M);
	return 0;
}

注：

• 宏参数，在#define定义中，可以出现其他#define定义的变量；
• 宏可嵌套，不可递归（即不能替换自己）；
• 当预处理器搜索#define定义的符号的时候，字符串常量的内容并不被搜索；

#define M 100
//#define N 100 + M ，可嵌套
//#define N 100 + N ，不可递归
int main()
{
	printf("M"); //此M不会被替换
	return 0;
}

# 和 ##

#

• #宏参数，可把一个宏参数变成对应的字符串；
• 可实现在字符串中插入参数；

#define fun(x) #x //即转换为“x”
int main()
{
	char str[] = fun(abcd);
	printf("%s", str);
	return 0;
}
//结果：abcd

#define print(x, Format) printf("The value of " #x " " Format "!\n", x)
int main()
{
	int num1 = 10;
	float num2 = 20;
	print(num1, "%d"); //printf("The value of ""num1"" %d!\n", num1)
	print(num2, "%f"); //printf("The value of ""num2"" %f!\n", num2)
	return 0;
}
//The value of num1 10!
//The value of num2 20.000000!

##

• 可把两边的符号合成一个符号；
• 连接后需产生一个合法的标识符；

#define CAT(x, y) x##y
int main()
{
	char str[] = "ab""cd";//int num2 = "ab""cd",即"abcd";
	int num1 = 10;
	int num2 = CAT(num, 1); //int num2 = num1;
	return 0;
}

带副作用的宏参数

• 当宏参数在宏定义中出现超过一次时，带有副作用的参数，可能会出现未知风险；
• 副作用即表达式求值时出现的遗留性效果；

#define MAX(x, y) ((x)>(y)?(x):(y))

int main()
{
	int a = 5;
	int b = 8;
	int ret = MAX(a++, b++); //((a++)>(b++)?(a++):(b++))
	printf("%d %d %d", ret, a, b); //9 6 10
}

宏和函数的对比

• 宏，通常被用于执行简单的运算；

宏优势

• 用于调用函数和函数返回的代码，可能会比实际执行小型计算的工作量所需时间更多；所以宏比函数在程序的规模和速度方面更优；
• 函数的参数必须声明为特定的类型，所以函数只能在类型合适的表达式上使用；但宏与类型无关；

宏劣势

• 每次使用宏时，会插入到程序中；可能会大幅度增加程序的长度；
• 宏无法调试，调试是在可执行程序后；
• 宏与类型无关，所以不够严谨；
• 宏可能带来运算符优先级的问题，容易出错；

//宏，可传类型参数
#define MALLOC(num,type) (type*)malloc(num*sizeof(type))
int main()
{
    //(int*)malloc(10*sizeof(int))
	MALLOC(10, int);
    return 0;
}

注：命名约定，宏名全部大写，函数名不全部大写；

#undef

#undef name

• 取消宏定义

#define M 100

int main()
{
	#undef M
	printf("%d", M); //M为未定义的标识符
	return 0;
}

三，命令行定义

• 许多C编译器，均允许命令行中定义符号，用于启动编译过程；
• 如，在命令行中定义数值长度；

//test.c文件，Linux环境，M未定义
int main()
{
	int arr[M] = { 0 };
	for (int i = 0; i < M; i++)
	{
		arr[i] = i;
	}
	return 0;
}

//gcc编译
//可在命令行定义M
gcc test.c -D M=10

四，条件编译

• 编译器只对满足条件的代码进行编译，将不满足条件的代码舍弃；
• 对程序的移植和调试很有用；

#ifdef M
	printf("%d", M); //如定义了M，即编译此语句
#endif

#ifndef N
	printf("%d", N); //如未定义了N，即编译此语句
#endif

五，文件包含 #include

• 可使另一个文件被编译；
• 替换过程为预处理器先删除此指令，用包含文件的内容替换，被包含几次就替换几次；

头文件包含方式

• 库文件包含，#include <filename>；
  • 直接去标准路径下去查找，如果找不到就提示编译错误；
• 本地文件包含，#include “filename”；
  • 先在源文件所在目录下查找，如该头文件未找到，编译器在像查找库函数头文件一样，在标准位置查找头文件，如在未找到，提示编译错误；

注：

• linux环境标准头文件的路径，/usr/include；
• VS环境标准头文件的路径，C:\Program Files (x86)\Windows Kits\10\Include\10.0.19041.0\ucrt；

嵌套文件包含

• 会造成多次重复引用头文件；
• 解决方法：
  • 条件编译（在每个头文件开头添加#ifndef...#endif）；
  • #pragma once；

#ifndef __Head_h__

#define __Head_h__
...

#endif

六，其他预处理指令

• #error
• #pragma
• #line
• #pragma pack()
• ...

注：可参考《C语言深度解剖》