C语言编译预处理详解

目录

前言

一、预处理指令

二、包含文件

举个例子 

运行效果

三、宏定义指令

预定义宏

举个例子

运行效果

无参数的宏

举个例子 

运行效果 

使用宏定义时需要注意的地方

带参数的宏

举个例子 

运行效果

四、条件编译

#ifdef

举个例子 

运行效果 

#ifndef

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前言

C语言由源代码生成可执行程序的过程：

C源程序－>编译预处理－>编译－>优化程序－>汇编程序－>链接程序－>可执行文件

1. 其中编译预处理阶段，读取C源程序，对其中的预处理指令（以#开头的指令）和特殊符号进行处理
2. 预处理过程先于编译器对源代码进行处理，读入源代码，检查包含预处理指令的语句和宏定义，并对源代码进行转换。
3. 预处理过程还会删除程序中的注释和多余的空白字符 

一、预处理指令

1. 在C语言的程序中包括各种以符号 # 开头的编译指令，这些指令称为预处理命令。预处理命令属于C语言编译器，而不是C语言的组成部分，通过预处理命令可扩展C语言程序设计的环境
2. 预处理指令是以#号开头的代码行，#号必须是该行除了任何空白字符外的第一个字符
3. #后是指令关键字，在关键字和#号之间允许存在任意个数的空白字符，整行语句构成了一条预处理指令，该指令将在编译器进行编译之前对源代码做某些转换

重要的预处理器指令：

指令	描述
#define	定义宏
#include	包含一个源代码文件
#undef	取消已定义的宏
#ifdef	如果宏已经定义，则返回真
#ifndef	如果宏没有定义，则返回真
#if	如果给定条件为真，则编译下面代码
#else	#if 的替代方案
#elif	如果前面的 #if 给定条件不为真，当前条件为真，则编译下面代码
#endif	结束一个 #if……#else 条件编译块
#error	当遇到标准错误时，输出错误消息
#pragma	使用标准化方法，向编译器发布特殊的命令到编译器中

二、包含文件

1. 程序从main函数开始执行，在执行过程中，可调用当前文件中的函数，也可调用其他文件模块中的函数
2. 如果在模块中要调用其他文件模块中的函数，首先必须在主模块中声明该函数原型。一般都是采用文件包含的方法，包含其他文件模块的头文件
3. 文件包含中指定的文件名即可以用 " " 括起来，也可以用 <>

格式如下：

#include "文件名"
#include <文件名>

• 如果使用<>括起文件名，则编译程序将到C语言开发环境中设置好的 include文件中去找指定的文件（/usr/include）
• C语言的标准头文件都存放在/usr/include文件夹中，所以一般对标准头文件采用<>；对自己编写的文件，则使用 " "
• #include包含文件，可以是 ".h",表示C语言程序的头文件，也可以是".c",表示包含普通C语言源程序

举个例子 

我们之前写的 test34.c 和 _public.h 和 _public.c ，不知道大家还有没有印象

_public.h

#include
#include
#include

int min(const int i1,const int i2);


int max(const int i1,const int i2);

_public.c

#include "_public.h"

int min(const int i1,const int i2)
{
    if (i1i2)  return i1;

    return i2;
}

test34.c

#include "_public.h"
int main()
{

   int x,y,imin,imax;

   x=100;
   y=200;

   imin=min(x,y);
   imax=max(x,y);

   printf("imin=%d,imax=%d\n",imin,imax);
}

运行效果

三、宏定义指令

使用 #define 命令并不是真正的定义符号常量，而是定义一个可以替换的宏。被定义为宏的标识符称为“宏名”。在编译预处理过程时，对程序中所有出现的“宏名”，都用宏定义中的字符串去代换，这称为“宏替换”或“宏展开”

预定义宏

ANSI C 定义了许多宏。可以使用这些宏，但是不能直接修改这些预定义的宏

宏	描述
__DATE__	当前日期，一个以 "MMM DD YYYY" 格式表示的字符常量
__TIME__	当前时间，一个以 "HH:MM:SS" 格式表示的字符常量
__FILE__	这会包含当前文件名，一个字符串常量
__LINE__	这会包含当前行号，一个十进制常量
__STDC__	当编译器以 ANSI 标准编译时，则定义为 1

举个例子

#include 

int main()
{
   printf("当前文件名 :%s\n", __FILE__ );
   printf("当前日期 :%s\n", __DATE__ );
   printf("当前时间 :%s\n", __TIME__ );
   printf("当前行号 :%d\n", __LINE__ );
   printf("ANSI :%d\n", __STDC__ );

}

运行效果

无参数的宏

其定义格式如下：

#define 宏名  字符串

1. # 表示这是一条预处理命令(凡是以“#”开始的均为预处理命令)
2. define 关键字 "define" 为宏定义命令
3. 宏名 是一个标示符，必须符合C语言标示符的规定，一般以大写字母标识宏名
4. 字符串 可以是常数，表达式，格式串等
5. 预处理命令语句后面一般不会添加分号

举个例子 

#include 
#define PI 3.141592

int main()
{
   printf("PI is %lf\n",PI);
}

运行效果 

执行预编译指令 gcc -E -o test100.E test100.c，得到 test100.E 文件

用vim打开test100.E文件，按 shift+g 跳到最后一行

可以看到PI被替换成 3.141592 

使用宏定义时需要注意的地方

1. 宏定义是宏名来表示一个字符串，在宏展开时又以该字符串取代宏名。这只是一种简单的代换，字符串中可以含任何字符，可以是常数，也可以是表达式，编译预处理时不会对它进行语法检查，如有错误，只能在编译已被宏展开后的源程序时发现
2.  习惯上宏名用大写字母表示，以方便与变量区别。但也可以用小写字母

带参数的宏

#define命令定义宏时，还可以为宏设置参数。与函数中的参数类似，在宏定义中的参数为形式参数，在宏调用中的参数称为实际参数。对带参数的宏，在调用中，不仅要宏展开，还要用实参去代换形参

带参宏定义的一般形式为：

#define 宏名(形参表) 字符串

在定义带参数的宏时，宏名和形参表之间不能有空格出现，否则，就将宏定义成为无参数形式，而导致程序出错

举个例子 

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

int main()
{

   printf("MAX is %d\n",MAX(3,5));
}

运行效果

执行预编译指令 gcc -E -o test101.E test101.c，得到 test101.E 文件

带参数的宏不容易理解，简单了解一下即可

四、条件编译

条件编译有多种格式，在这里只介绍最常用的两种格式 #ifdef 和 #ifndef

#ifdef

#ifdef命令的使用格式如下：

#ifdef 标识符
  程序段 1
#else
  程序段 2
#endif

1. 如果#ifdef后面的标识符已被定义过，则对 "程序段1" 进行编译；
2. 如果没有定义标识符，则编译“程序段2”
3. 一般不使用#else及后面的 "程序2"

举个例子 

#include 
#define Linux

int main()
{

    #ifdef Linux
    printf("这是Linux系统\n");

    #else
    printf("这不是Linux系统\n");

    #endif
}

运行效果 

执行预编译指令 gcc -E -o test102.E test102.c，得到 test102.E 文件

#ifndef

而#ifndef的意义与#ifdef刚好相反，其格式如下：

#ifndef 标识符
  程序段 1
#else
  程序段 2 
#endif

1. 如果未定义标识符，则编译“程序段1”；否则编译“程序段2”
2. 一般用 #ifndef 来防止头文件被重复包含

 打开/usr/include/stdio.h文件，可以看到

第一条有效行的代码是

#ifndef _STDIO_H

接下来是

#define _STDIO_H  1

最后一行是。

#endif

我们自定义自己的头文件时，也可以模仿这种写法