程序环境和预处理（下）——“C”

各位CSDN的uu们你们好呀，今天小雅兰的内容是程序环境和预处理的下篇知识点，那么，这篇博客写完后，C语言的知识点就到这里就结束啦，后续会专注于刷题和读书，也是关于C语言的，会写一些数据结构和C++的内容，好啦，让我们进入程序环境和预处理的世界吧

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预处理详解

        #和##

        带副作用的宏参数

        宏和函数对比

        命名约定

#undef

命令行定义

条件编译

文件包含

其他预处理指令

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预处理详解

 程序环境和预处理（上）——“C”_认真学习的小雅兰.的博客-CSDN博客

小雅兰上篇博客这里的知识点其实并没有写完，继续开干！！！

#和##

如何把参数插入到字符串中？  

首先我们看看这样的代码：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include
int main()
{
	char* p = "hello ""bit\n";
	printf("hello"" bit\n");
	printf("%s", p);
}

这里输出的是不是 hello bit ？

答案是确定的：是。

我们发现字符串是有自动连接的特点的。  

1. 那我们是不是可以写这样的代码？：

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

//...
PRINT("%d", 10);

这里只有当字符串作为宏参数的时候才可以把字符串放在字符串中。

2.另外一个技巧是： 使用 # ，把一个宏参数变成对应的字符串。

例如：想要打印出一些内容，这些内容的格式是the value of () is %()\n,这些内容的以什么形式打印是不确定的，而且每个变量的名字也是不一样的，在这样的情况下，只能一行又一行的printf打印了吗？显然，这是不适合封装成一个函数的，因为封装函数时，把函数的参数类型固定写死了，那么，也没有其他的更好的办法呢？

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include
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);
	float f = 3.14f;
	printf("the value of f is %f\n", f);
	return 0;
}

这种方法是比较cuo的！！！

我们可以使用#define的形式，来完成这个任务：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include
#define print_format(num,format)printf("the value of "#num" is "format,num)
int main()
{
	int a = 10;
	//printf("the value of a is %d\n", a);
	print_format(a , "%d\n");
	int b = 20;
	//printf("the value of b is %d\n", b);
	print_format(b , "%d\n");
	float f = 3.14f;
	//printf("the value of f is %f\n", f);
	print_format(f , "%f\n");
	return 0;
}

 

 

int i = 10;
#define PRINT(FORMAT, VALUE)printf("the value of " #VALUE " is "FORMAT "\n", VALUE);
//...
int main()
{
	PRINT("%d", i + 3);//产生了什么效果？
}

代码中的 #VALUE 会被预处理器处理为："VALUE" .

 ## 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。

 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。

#define ADD_TO_SUM(num, value)\
      sum##num += value;
//...
int main()
{
	ADD_TO_SUM(5, 10);//作用是：给sum增加10.
}

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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。

int a=10;
int b=a+1;//b得到的是11，a还是10
//不带副作用

int a=10;
int b=a++;//b得到了11，但是a也变了，变成了11
//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。

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include
#define MAX(X,Y)((X)>(Y)?(X):(Y))
int main()
{
	int a = 3;
	int b = 5;
	int c = MAX(a++, b++);
	printf("%d\n", c);//6
	printf("%d\n", a);//4
	printf("%d\n", b);//7
}

 为什么会是这样子的一个结果呢？

这里我们得知道预处理器处理之后的结果是什么：

c = ( (a++) > (b++) ? (a++) : (b++));

 a++执行后，a++的值是先使用，再++，但是a会自增。

那么，a++的值为3，b++的值为5，a自增为4，b自增为6，然后又执行b++，b++的值变为6，b自增为7。

所以最后的值为：a=4  b=7  c=6

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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))

那为什么不用函数来完成这个任务？

原因有二：

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。反之这个宏可以适用于整型、长整型、浮点型等可以用于>来比较的类型。宏是类型无关的。

函数调用的时间花费：

• 函数调用前准备（传参、函数栈帧空间的维护）
• 主要运算
• 函数返回，返回值的处理，函数栈帧的销毁 

 宏的缺点：

当然和函数相比宏也有劣势的地方：

• 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。
• 宏由于与类型无关，也就不够严谨。
• 宏可能会带来运算符优先级的问题，导致程序容易出现错误。

 下面，我们来看个例子：

        求两个数的较大值

方法一：函数的方法

#include
int Max(int a, int b)
{
	return a > b ? a : b;
}
int main()
{
	int a = 0;
	int b = 0;
	//输入
	scanf("%d %d", &a, &b);
	int m1 = Max(a, b);
	printf("%d\n", m1);
	return 0;
}

 

方法二：宏的方法

#include
#define MAX(X,Y)((X>Y)?(X):(Y))
int main()
{
	int a = 0;
	int b = 0;
	//输入
	scanf("%d %d", &a, &b);
	int m2 = MAX(a, b);
	printf("%d\n", m2);
	return 0;
}

 

 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。

#include
#define MALLOC(num,type)  (type*)malloc(num*sizeof(type))
int main()
{
	int* p = (int*)malloc(10 * sizeof(int));
	if (p == NULL)
	{
		//......
	}
	int* p2 = MALLOC(10, int);
	if (p2 == NULL)
	{
		//......
	}
	return 0;
}

宏和函数的一个对比

功能比较简单的时候，可以采用宏来实现，如果功能比较复杂，建议使用函数来实现！！！

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 相同的。
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

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命名约定

一般来讲函数和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

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#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。

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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些，我们需要一个数组能够大些。）

#include 
int main()
{
	int array[ARRAY_SIZE];
	int i = 0;
	for (i = 0; i < ARRAY_SIZE; i++)
	{
		array[i] = i;
	}
	for (i = 0; i < ARRAY_SIZE; i++)
	{
		printf("%d ", array[i]);
	}
	printf("\n");
	return 0;
}

编译指令：

//linux 环境演示

gcc -D ARRAY_SIZE=10 programe.c

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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。

比如说：

调试性的代码，删除可惜，保留又碍事，所以我们可以选择性的编译。

#include 
#define __DEBUG__
int main()
{
	int i = 0;
	int arr[10] = { 0 };
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		arr[i] = i;
#ifdef __DEBUG__
		printf("%d\n", arr[i]);//为了观察数组是否赋值成功。 
#endif __DEBUG__
	}
	return 0;
}

 

 

 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

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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：

本地文件包含：

#include "filename"

查找策略：先在源文件所在目录下查找，如果该头文件未找到，编译器就像查找库函数头文件一样在标准位置查找头文件。

如果找不到就提示编译错误。

库文件包含：

#include 

查找头文件直接去标准路径下去查找，如果找不到就提示编译错误。

这样是不是可以说，对于库文件也可以使用 “” 的形式包含？

答案是肯定的：可以。

但是这样做查找的效率就低些，当然这样也不容易区分是库文件还是本地文件了。

Linux环境的标准头文件的路径：

/usr/include

VS环境的标准头文件的路径：

 

嵌套文件包含

 如果出现这样的场景：

comm.h和comm.c是公共模块。

test1.h和test1.c使用了公共模块。

test2.h和test2.c使用了公共模块。

test.h和test.c使用了test1模块和test2模块。

这样最终程序中就会出现两份comm.h的内容。这样就造成了文件内容的重复。

如何解决这个问题？

答案：条件编译。

 

每个头文件的开头写：

#ifndef __TEST_H__
#define __TEST_H__

//头文件的内容

#endif   //__TEST_H__

或者：

#pragma once

就可以避免头文件的重复引入。

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其他预处理指令

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 好啦，小雅兰的C语言专栏到此结束，谢谢uu们的观看。

 以后还会继续加油呀！！！