C语言预处理详解

目录

一，预定义符号

二，#define

 1，#define 定义标识符

2，#define 定义宏

3，#define 替换规则

 三，##的作用

1，概念

 2，带副作用的宏参数

 3，宏和函数对比

三，命名约定

1，#undef

2，文件包含

---

一，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

 int main()
{
	printf("%s\n", __FILE__);
	printf("%d\n", __LINE__);
	printf("%s\n", __DATE__);
	printf("%s\n", __TIME__);
	//printf("%d\n", __STDC__);//因为VS不支持ANSI C,其实__STDC__未定义
	//gcc 是支持的
	//gcc对C语言语法的支持非常好

	return 0;
}

 这些预定义符号都是语言内置的，例题如下

 int main()
 {
	 printf("file:%s line:%d\n", __FILE__, __LINE__);
	 return 0;
 }

二，#define

 1，#define 定义标识符

#define name stuff

#define MAX 100
#define reg register    //为 register这个关键字，创建一个简短的名字
#define STR "HEHE"
int main()
{
	int a = 3;
	int b = 20;
	if (a == 4)
		b = MAX;
	else
		b = -a;
	register int num = 100;
	reg int num2 = 200;

	int m = MAX;
	printf("%d\n", MAX);
	printf("%d\n", m);
	printf("%s\n", STR);

	return 0;
}

 在define定义标识符的时候，要不要在最后加上 ; ?

#define MAX 1000;
int main()
{
	int x = 1;
	int max;
	if (x==1)
	{
		max = MAX;//这里替换为 MAX 1000;;语法错误
	}
	else
	{
		max = 0;
	}
	printf("%d", max);
	return 0;
}

2，#define 定义宏

#define 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（define 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 stuff中。

注意： 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为stuff的一部 分。

#define SQUARE( x ) x * x

这个宏接收一个参数 x=5.

SQUARE( 5 );

程序会如何表达，如下

5 * 5

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

观察上面的代码，你会认为结果是多少？

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 );

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)

这样预处理之后就产生了预期的效果：

printf ("%d\n",(a + 1) * (a + 1) );

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

int main()
{
	int a = 5;
	int ret = SQUARE(a+5);
	//int ret = a + 5 * a + 5;
	//int ret = ((a) * (a));
	printf("%d\n", ret);

	return 0;
}

 这里还有一个宏定义：

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

定义中我们使用了括号，想避免之前的问题，但是这个宏可能会出现新的错误。

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

好像打印100，但事实上打印的是55. 我们发现替换之后：

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

这个问题，的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 ) )

#define DOUBLE(X) ((X)+(X))

int main()
{
	int ret = 10 * DOUBLE(2);
	//int ret = 10 * 2 + 2;

	printf("%d\n", ret);

	return 0;
}

 提示：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，#define 替换规则

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

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。

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

注意：

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

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 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;
}

 用#define连接字符串

#define PRINT(FORMAT, VALUE)
printf("the value is "FORMAT"\n", VALUE);
PRINT("%d", 10);

#define PRINT(n) printf("the value of "#n" is %d\n", n)

int main()
{
	int a = 10;
	printf("the value of a is %d\n", a);
	int b = 20;
	printf("the value of b is %d\n", b);
	printf("hello world\n");
	printf("hello ""world\n");
	return 0;
}

 三，##的作用

1，概念

##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 ADD_TO_SUM(num, value) 
sum##num += value; 

ADD_TO_SUM(5, 10);//作用是：给sum5增加10.

#define CAT(X,Y) X##Y

int main()
{
	int class103 = 100;
	printf("%d\n", CAT(class, 103));
	printf("%d\n", CAT(1, 2));
	return 0;
}

 2，带副作用的宏参数

当宏参数在宏的定义中出现超过一次的时候，如果参数带有副作用，那么你在使用这个宏的时候就可能出现危险，导 致不可预测的后果。副作用就是表达式求值的时候出现的永久性效果。 例如：

x+1;//不带副作用
x++;//带有副作用

MAX宏可以证明具有副作用的参数所引起的问题。

int main()
{
	int a = 10;
	int b = a + 1;//b得到的是11，a不变
	int b = ++a;//b得到的是11，但是a变了，这个表达式是有副作用的
	return 0;
}

int Max(int x, int y)
{
	return x > y ? x : y;
}

int main()
{
	int a = 5;
	int b = 8;
	
	//int m = MAX(a++, b++);
	//int m = ((a++) > (b++) ? (a++) : (b++));
	//函数的参数是计算后再传进去的
	int m = Max(a++, b++);

	printf("m=%d\n", m);//8
	printf("a=%d\n", a);//6
	printf("b=%d\n", b);//9


	return 0;
}

//宏的实现 - 1
#define MAX(X,Y) ((X)>(Y)?(X):(Y))
int Max(int x, int y)
{
	return x > y ? x : y;
}

int main()
{
	int a = 5;
	int b = 8;
	//宏的参数是不计算直接替换进去的
	//替换进去进去后参与运算

	int m = Max(a++, b++);

	printf("m=%d\n", m);//8
	printf("a=%d\n", a);//6
	printf("b=%d\n", b);//9

	return 0;

 3，宏和函数对比

宏通常被应用于执行简单的运算。比如在两个数中找出较大的一个。

#define MAX(a, b) ((a)>(b)?(a):(b)) 

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。

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。反之这个宏怎可 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。

宏的劣势

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。

宏是没法调试的。

宏由于类型无关，也就不够严谨。

宏可能会带来运算符优先级的问题，导致程容易出现错。

属 性	#define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

三，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

1，#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。

命令行定义

许多C 的编译器提供了一种能力，允许在命令行中定义符号。用于启动编译过程。 例如：当我们根据同一个源文件要 编译出不同的一个程序的不同版本的时候，这个特性有点用处。（假定某个程序中声明了一个某个长度的数组，如果 机器内存有限，我们需要一个很小的数组，但是另外一个机器内存大写，我们需要一个数组能够大写。）

#define	MAX 100

int main()
{
	int m = MAX;
    #undef MAX
	int n = MAX;//err
	return 0;
}

#define M 500

int main()
{
#if M==100
	printf("haha\n");
#elif M==200
	printf("hehe\n");
#else
	printf("heihei\n");
#endif

	return 0;
}

2，文件包含

我们已经知道， #include 指令可以使另外一个文件被编译。就像它实际出现于 #include 指令的地方一样。 这种替换的方式很简单： 预处理器先删除这条指令，并用包含文件的内容替换。 这样一个源文件被包含10次，那就 实际被编译10次。

头文件被包含的方式：

#include "filename" 

 VS环境的标准头文件的路径：

C:\Program Files (x86)\Microsoft Visual Studio 9.0\VC\include

库文件包含

#include