C语言 预处理详解

目录

一、预定义符号

二、#defifine 

1.#defifine 定义标识符

2.#defifine 定义宏

例一：

例二：

3.#defifine 替换规则

三、#和##

1.#作用

2.##的作用

四、宏和函数对比

1.总对比表

2.命名约定

3.#undef

五、条件编译

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一、预定义符号

语言内置的预定义符号：
 

__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__     //如果编译器遵循ANSI C，其值为1，否则未定义

举例：

int main()
{
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 5; i++)
	{
		printf("file:%s line:%d date:%s time:%s   i = %d\n", __FILE__, __LINE__, __DATE__, __TIME__,i);
	}
	return 0;
}

打印结果如下

二、#defifine 

1.#defifine 定义标识符

语法：#define name stuff     //后面一般不加封号

使用一般如下，看到定义的符号就是替换

#define num 100
#define STR "abcd"

int main()
{
	int a = num;
	char* str = STR;
	return 0;
}

其他情况

#define MAX 1000
#define reg register          //为 register这个关键字，创建一个简短的名字
#define do_forever for(;;)     //用更形象的符号来替换一种实现
#define CASE break;case        //在写case语句的时候自动把 break写上。
// 如果定义的 stuff过长，可以分成几行写，除了最后一行外，每行的后面都加一个反斜杠(续行符)。
#define DEBUG_PRINT printf("file:%s\tline:%d\t \
                          date:%s\ttime:%s\n" ,\
                          __FILE__,__LINE__ ,       \
                          __DATE__,__TIME__ )

2.#defifine 定义宏

#defifine 机制包括了一个规定，允许把参数替换到文本中，这种实现通常称为宏（macro）或定义宏（defifine macro）。

下面是宏的申明方式：

#define name( parament-list ) stuff 

其中的 parament-list 是一个由逗号隔开的符号表，它们可能出现在stuffff中。

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

int main()
{
	int a = 20;
	int b = 30;
	int c = MAX(a, b);
	printf("%d\n", c);
	return 0;
}

注意：写宏的时候不能吝啬括号

参数列表的左括号必须与name紧邻。 如果两者之间有任何空白存在，参数列表就会被解释stuffff的一部分。

例一：

#define SQUARE( x ) x * x

这个宏接收一个参数 x . 如果在上述声明之后，你把

SQUARE( 5 );

置于程序中，预处理器就会用   5 * 5  表达式替换上面的表达式

这个宏存在一个问题 ，观察下面的代码段：

int a = 5;
printf("%d\n" ,SQUARE( a + 1) )

代码将打印36这个值？ 事实上，它将打印11

替换文本时，参数x被替换成a + 1,所以这条语句实际上变成了： printf ("%d\n",a + 1 * a + 1 );

这样就比较清晰了，由替换产生的表达式并没有按照预想的次序进行求值。

在宏定义上加上两个括号，这个问题便轻松的解决了

#define SQUARE(x) (x) * (x)

例二：

#define DOUBLE(x) (x) + (x)

这个也会由问题

int a = 5; 
printf("%d\n" ,10 * DOUBLE(a));

看上去，好像打印100，但事实上打印的是55.

printf ("%d\n",10 * (5) + (5));

解决办法是在宏定义表达式两边加上一对括号就可以了

#define DOUBLE( x) ( ( x ) + ( x ) )

所以用于对数值表达式进行求值的宏定义都应该用这种方式加上括号，避免在使用宏时由于参数中的操作符或 邻近操作符之间不可预料的相互作用

3.#defifine 替换规则

在程序中扩展#defifine定义符号和宏时，需要涉及几个步骤。

1. 在调用宏时，首先对参数进行检查，看看是否包含任何由#defifine定义的符号。如果是，它们首先被替换。

2. 替换文本随后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。

3. 最后，再次对结果文件进行扫描，看看它是否包含任何由#defifine定义的符号。如果是，就重复上述处理过程。

注意：

1. 宏参数和#defifine 定义中可以出现其他#defifine定义的变量。但是对于宏，不能出现递归。

2. 当预处理器搜索#defifine定义的符号的时候，字符串常量的内容并不被搜索。

三、#和##

1.#作用

把参数插入到字符串

//宏解决
#define PRINT(N) printf("the value of " #N" is %d\n", N)
int main()
{
	int a = 10;
	PRINT(a);
	int b = 20;
	PRINT(b);
	return 0;
}

再比如

int i = 10; 
#define PRINT(FORMAT, VALUE)\ 
 printf("the value of " #VALUE "is "FORMAT "\n", VALUE); 
... 
PRINT("%d", i+3);/

输出结果为 the value of i+3 is 13

2.##的作用

可以把位于它两边的符号合成一个符号。 它允许宏定义从分离的文本片段创建标识符

#define CAT(name, num) name##num
int main()
{
	int class105 = 105;
	printf("%d\n", CAT(class, 105));
	return 0;
}

打印结果为105.意思就是，传入的为class和105 ，##可以把他们合并为已经定义的class105，结果为105

注： 这样的连接必须产生一个合法的标识符。否则其结果就是未定义的

四、宏和函数对比

1.总对比表

属 性	#defifine定义宏	函数
代 码 长 度	每次使用时，宏代码都会被插入到程序中。除了非常小的宏 之外，程序的长度会大幅度增长	函数代码只出现于一个地方；每次使 用这个函数时，都调用那个地方的同 一份代码
执 行 速 度	更快	存在函数的调用和返回的额外开销， 所以相对慢一些
操 作 符 优 先 级	宏参数的求值是在所有周围表达式的上下文环境里，除非加 上括号，否则邻近操作符的优先级可能会产生不可预料的后 果，所以建议宏在书写的时候多些括号	函数参数只在函数调用的时候求值一 次，它的结果值传递给函数。表达式 的求值结果更容易预测
带 有 副 作 用 的 参 数	参数可能被替换到宏体中的多个位置，所以带有副作用的参 数求值可能会产生不可预料的结果。	函数参数只在传参的时候求值一次， 结果更容易控制
参 数 类 型	宏的参数与类型无关，只要对参数的操作是合法的，它就可以使用于任何参数类型。	函数的参数是与类型有关的，如果参 数的类型不同，就需要不同的函数， 即使他们执行的任务是不同的
调 试	宏是不方便调试的	函数是可以逐语句调试的
递 归	宏是不能递归的	函数是可以递归的

1.用于调用函数和从函数返回的代码可能比实际执行这个小型计算工作所需要的时间更多。所以宏比函数在程序 的规模和速度方面更胜一筹。

2. 更为重要的是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。反之这个宏可以适用于整形、长整型、浮点型等可以用于>来比较的类型。宏是类型无关的

宏的缺点：

1. 每次使用宏的时候，一份宏定义的代码将插入到程序中。除非宏比较短，否则可能大幅度增加程序的长度。

2. 宏是没法调试的。

3. 宏由于类型无关，也就不够严谨。

4. 宏可能会带来运算符优先级的问题，导致程容易出现错。

宏有时候可以做函数做不到的事情。比如：宏的参数可以出现类型，但是函数做不到

2.命名约定

一般来讲函数的宏的使用语法很相似。所以语言本身没法帮我们区分二者。 那我们平时的一个习惯是：

把宏名全部大写 函数名不要全部大写

3.#undef

这条指令用于移除一个宏定义

#undef NAME 
//如果现存的一个名字需要被重新定义，那么它的旧名字首先要被移除。

五、条件编译

在编译一个程序的时候我们如果要将一条语句（一组语句）编译或者放弃是很方便的。因为我们有条件编译指令

常见的条件编译指令：

1.

#if 常量表达式

//...

#endif

//常量表达式由预处理器求值。

如：

#define __DEBUG__ 1

#if __DEBUG__

//..

#endif

2.多个分支的条件编译

#if 常量表达式

//...

#elif 常量表达式

//...

#else

//...

#endif

3.判断是否被定义

#if defined(symbol)

#ifdef symbol

#if !defined(symbol)

#ifndef symbol

4.嵌套指令

#if defined(OS_UNIX)

#ifdef OPTION1

unix_version_option1();

#endif

#ifdef OPTION2

unix_version_option2();

#endif

#elif defined(OS_MSDOS)

#ifdef OPTION2

msdos_version_option2();

#endif

#endif