详解C语言中的#define、#undef、#indef、#ifndef、#else、#endif,#if,#elif

1. 明示常量#define

#define为C语言的一个预处理指令，通常用于进行宏定义。每行#define(逻辑行）一般由以下三部分组成，第一部分是#define指令本身，第二部分为宏，第三部分为称为替换列表或替换体

预处理器在发现程序中的宏后，会用宏等价的替换体进行替换，如在上图中，LENGTH 将被替换为100。但值得注意的是双引号中的宏将不会进行替换。来看下面的一个例子：

#include 
#define LENGTH 4
#define WIDTH 5
#define NAME "张三"

int main(void){
	printf("%d\n",LENGTH);
	printf("%d\n", WIDTH);
	printf("NAME");
	return 0;
}

输出结果将是：

4
5
NAME   //(而不是张三）

2. 在define中使用参数

在#define中还可以使用参数创建作用与函数类似的类函数宏。带有参数的宏看上去很像函数，因为这样的宏也使用圆括号。类函数宏定义的圆括号中可以有一个或多个参数，随后这些参数出现在替换体中，如下图所示：

首先预处理器将所有出现MEAN(X,Y)的地方都替换为(((X)+(Y))/2)，然后根据X,Y的值进行计算(注意预处理器不做计算，不求值，只替换字符序列）。下面我们来看一个例子：

#include 
#define SQUARE(X) X*X
#define PR(X) printf("The result is %d\n",x)

int main(void){
	int x=5;
	int y=SQUARE(x);
	printf("SQUARE(x)的结果为：");
	PR(y);
	y=SQUARE(2);
	printf("SQUARE(2)的计算结果为：");
	PR(y);
	printf("SQUARE(X+2)的计算结果为：");
	PR(SQUARE(X+2));
	printf("100/SQUARE(2)的计算结果为：");
	printf(100/SQUARE(2));
	returen 0;
}
	

输出结果为：

SQUARE(x)的结果为：25
SQUARE(2)的计算结果为：4
SQUARE(x+2)的计算结果为：17
100/SQUARE(2)的计算结果为：100

前面两行的结果大家应该都能想到，后面两行有部分读者可能会不太明白。还记得我们在上面谈到的嘛，“首先预处理器将所有出现SQUARE(X)的地方都替换为X*X”。对SQUARE(x+2),将其替换为x+2*x+2,x值为5，由于乘号优先级高于+号，所以结果为17，而非49,要得到正确结果我们应将宏定义写为：

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

对100/SQUARE(2),首先将其替换为100/2*2,根据优先级规则，从左往右对表达式求值，结果为100，而非25，要得到宏定义结果我们应将宏定义写为：

#define SQUARE(X) (X*X)

要处理前面的两种情况，应这样定义：

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

尽管如此，仍无法 避免类似SQUARE(++x)的情况，这里不再深入讨论
在上面我们可以看到类函数宏虽然和函数调用看上去相似，但行为却并不相同，函数调用在程序运行时把参数的值传递给函数，宏调用在编译之前把参数记号传递给程序，这两个不同的过程发生在不同的时期。（务必记得预处理器不做计算，不求值，只替换字符序列）

2.2 用宏参数创建字符串：#运算符

我们在前面提到双引号字符串中的宏不会被替换，那么如果我们想要在字符串中包含宏参数该如何做呢？在类函数宏的替换体中，#号作为一个预处理运算符，可以把记号转换为字符串，如#X将被转换为”X"。来看一个例子：

#include
#define PSQU1(X) printf("The square of X is %d\n",((X)*(X)))
#define PSQU2(X) printf("The square of " #X "is %d\n",((X)*(X)))

int main(void){
	PSQU1(3);
	PSQU2(3);
	return 0
}

输出结果为：

The square of x is 9
The square of 3 is 9

为什么呢？调用第一个宏时，X在双引号中不会被替换，仅替换((X)*(X))；调用第二个宏时，#X将被替换为"X"，然后由于字符串的串联特性，"X"将与"The square of “和“is %d\n"组合成"The square of X is %d\n”

2.3 预处理器粘合剂：##运算符

##运算符把两个记号组合成一个记号，如：

#define XNAME(n) x##n

调用XNAME(n)将转换为xn,例：

#include
#define XNAME(n) x##n
#define PRINT_XN(n) printf("x" #n "=%d\n",x##n)

int main(void){
	int XNAMW(1)=10;
	int x2=20;
	PRINT_XN(1);
	PRINT_XN(2);
	return 0;
}	

结果为：

x1=10
x2=20

2.4 变参宏：…和__VA_ARGS__

通过把宏参数列表中最后的参数写成省略号（…）来实现宏参数可变，而__VA_ARGS__则出现在替换部分中，表明省略号代表什么，如：

#include
#include
#define PR(...) printf(__VA_ARGS__)
#define PR2(X,...) printf(#X "," __VA_ARGS__)

int main() {	
	PR("hello\n");
	PR("X=%d,Y=%d\n", 6, 7);
	PR2(2, "2的平方为：%d\n", 4);
}

结果为：

hello
X=6,Y=7
2,2的平方为：4

注意：省略号只能代替最后的宏参数，像下面这样就是不行的

#define PR3(M,...N) printf(#X __VA_ARGS__ #Y)

3. undef指令

#undef指令用于”取消“已定义的#define指令。
假如有如下定义：

#define LENGTH 20

通过

#undef LENGTH

将移除上面的定义，然后即可将LENGTH定义为一个新值。即使原来没有定义LENGTH，取消LENGTH的定义仍然有效。如果想使用一个名称，又不确定之前是否已经用过，可以用#undef指令取消该名字的定义

4. 条件编译

4.1 #ifdef、#else和#endif指令

#ifdef LENGTH_H
	#include "test1.h"
	#define MAX 10
#else
	#include "test2.h"
	#define MAX 20
#endif

#ifdef指令表示如果预处理器已定义了后面的标识符LENGTH_H，则执行#else（如果有）、#endif指令之前的所有指令并编译C代码，如果预处理器未定义标识符LENGTH_H，且有#else指令，则执行#else和#endif指令之间的所有代码
注意：#else可以没有，但#endif必须存在

4.2 #ifndef指令

#ifndef指令和#ifdef指令的逻辑相反，#ifndef指令判断后面的标识符是否是未定义的，常用于定义之前未定义的常量，如：

#ifndef LENGHT
	#define LENGTH
#endif

#ifndef指令也可以和#else、#endif一起使用
通常，包含多个头文件时，其他的文件可能包含相同的宏定义，#ifndef指令可以防止相同的宏被重复定义。在首次定义一个宏的头文件中用#ifndef指令激活定义，随后在其他头文件中的定义都被忽略
#ifndef指令还有一个非常重要的用法，防止多次包含一个文件，读者也许见过这样的写法：

#ifndef STACK_H
#define STACK_H
//省略了文件内容
#endif

这样写是为什么呢？
首先STACK_H是一个空宏，假如该文件被包含多次，当预处理器首次发现该文件被包含时，STACK_H是未定义的，所以定义STACK_H，并处理该文件的 其他部分,当预处理器第二次发现该文件被包含时，STACK_H是已定义的，预处理器跳过该文件的其他部分
为什么会多次包含一个文件呢，因为在大型程序中，许多被包含的文件中都包含着其他文件，所以显示包含的文件中可能包含着已经包含的其他文件。因为在被包含的文件中有某些项（如一些结构类型的声明）只能在一个文件中出现一次，这样就会出错
通过#ifndef就可以避免重复，因为#ifndef和#endif之间的其他部分在第二次时不会在处理
如何保证像STACK_H这样待测试的标识符没有在别处定义呢？通常可以用用大写的文件名及下划线和大写的H做标识符，如STACK就是文件名stack的大写
(感兴趣的读者可以去看一下我在这篇文章中提的一个关于#ifndef的问题：
关于全局变量被定义在一个被多个.c文件包含的头文件时出现错误）

#if和#elif指令

#if指令和if很像，#if后面跟整型常量表达式，如果表达式非零，则表达式为真，此外可以按照if else的形式使用#elif
如：

#if label==1
	#include "test1.h"
#elif lable==2
	#include "test2.h"
#elif lable==3
	#include "test3.h"
#else
	#include "other.h"
#endif

#if还有一种用法可以代替#ifdef，即#if defined (VAR)代替#ifdef VAR
#defined是一个预处理运算符（注意不要和#define搞混），如果它的参数是用#define定义过的，返回1,否则返回0,这种方法还可以和#elif一起使用

#if defined (FIRST)
	#include "first.h"
#elif defined (SECOND)
	#include "second.h"
#elif defined (THIRD)
	#include "third.h"
#else
	#include "other.h"
#endif

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