C-预处理

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预处理器，

预处理器并不是编译器的组成部分，但是它是编译过程中一个单独的步骤。简言之，C 预处理器只不过是一个文本替换工具而已，它们会指示编译器在实际编译之前完成所需的预处理。我们将把 C 预处理器（C Preprocessor）简写为 CPP。所有的预处理器命令都是以井号（#）开头。它必须是第一个非空字符，为了增强可读性，预处理器指令应从第一列开始。

预处理指令，

c/c++程序开头经常可以看到这样的语句，

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这5行称为预处理指令（preprocessor directives），因为他们是由预处理器（preprocessor）解释的。预处理器读入源代码，根据预处理指令对其进行修改，然后把修改过的源代码递交给编译器。

上面的例子代码中，预处理器用名叫stdio.h的库头文件的内容替换第一条#include语句，其结果就仿佛是stdio.h的内容被逐字写到源文件的那个位置。第2、3条指令的功能类似，只是它们替换的头文件分别是stdlib.h和string.h。

stdio.h头文件使我们可以访问标准I/O库（standard I/O Library）中的函数，这组函数用于执行输入和输出。stdlib.h定义了EXIT_SUCCESS和EXIT_FALURE符号。string.h头文件提供了一系列函数老操控字符串。

提示：

如果你有一些声明需要用于几个不同的源文件，这个技巧也是一种方便的方法----你在一个单独的文件中编写这些声明，然后用#include指令把这个文件包含到需要使用这些声明的源文件中。这样，你就只需要这些声明的一份拷贝，用不着在许多不同的地方进行复制，避免了在维护这些代码的时，遗漏某处而出现错误的可能性。

提示：

另一种预处理指令是#define，它把MAX_COLS定义为20，把MAX_INPUT定义为1000。当这两个名字以后出现在源文件的任何地方时，它就会被替换为定义的值。由于它们被定义为字面值常量，所以这些名字不能出现于有些普通变量可以出现的场合（比如赋值符的左边）。这些名字一般都大写，用于提醒它们并非普通变量。#define指令和其他语言中的符号常量作用类似，其出发点也相同。如果你以后觉得MAX_COLS 20不够用，你只需简单地修改MAX_COLS的定义，这样你就不用在整个程序中到处寻找并修改MAX_COLS。

下面列出了所有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

预处理实例，

下面列举一些实例来理解不同的指令

#define MAX_ARRAY_LENGTH 20

这个指令告诉CPP（C预处理器）把所有的MAX_ARRYA替换为20。使用#define定义常量来增加可读性。

#include #include "myheader.h"

这些指令告诉 CPP 从系统库中获取 stdio.h，并添加文本到当前的源文件中。下一行告诉 CPP 从本地目录中获取 myheader.h，并添加内容到当前的源文件中。

#undef  FILE_SIZE#define FILE_SIZE 42

这个指令告诉 CPP 取消已定义的 FILE_SIZE，并定义它为 42。

#ifndef MESSAGE  #define MESSAGE "You wish!"#endif

这个指令告诉 CPP 只有当 MESSAGE 未定义时，才定义 MESSAGE。

#ifdef DEBUG  /* Your debugging statements here */#endif

这个指令告诉 CPP 如果定义了 DEBUG，则执行处理语句。在编译时，如果您向 gcc 编译器传递了 -DDEBUG 开关量，这个指令就非常有用。它定义了 DEBUG，您可以在编译期间随时开启或关闭调试。

预定义宏，

ANSI C 定义了许多宏。在编程中您可以使用这些宏，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。

让我们来尝试跑一下这些宏，

#include ​main(){  printf("File :%s\n", __FILE__ );  printf("Date :%s\n", __DATE__ );  printf("Time :%s\n", __TIME__ );  printf("Line :%d\n", __LINE__ );  printf("ANSI :%d\n", __STDC__ );​}

当上面的代码（在main.c中）被编译和执行时，它会产生下列结果：

File :main.c

Date :Sept 19 2019

Time :13:36:24

Line :8

ANSI :1

预处理器运算符，

C预处理器提供了下列的运算符来帮助您创建宏：

1.宏延续运算符（\）

一个宏通常写在一个单行上。但是如果宏太长，一个单行容纳不下，则使用宏延续运算符（\）。例如：

#define  message_for(a, b)  \    printf(#a " and " #b ": We love you!\n")

    2.字符串常量化运算符（#）

在宏定义中，当需要把一个宏的参数转换为字符串常量时，则使用字符串常量化运算符（#）。在宏中使用的该运算符有一个特定的参数或参数列表。例如：

#include ​#define  message_for(a, b)  \    printf(#a " and " #b ": We love you!\n")​int main(void){  message_for(Carole, Debra);  return 0;}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

Carole and Debra: We love you!

3.标记粘贴运算符（##）

宏定义内的标记粘贴运算符（##）会合并两个参数。它允许在宏定义中两个独立的标记被合并为一个标记。例如：

#include ​#define tokenpaster(n) printf ("token" #n " = %d", token##n)​int main(void){  int token34 = 40;      tokenpaster(34);  return 0;}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

token34 = 40

这是怎么发生的，因为这个实例会从编译器产生下列的实际输出：

printf ("token34 = %d", token34);

这个实例演示了 token##n 会连接到 token34 中，在这里，我们使用了字符串常量化运算符（#）和标记粘贴运算符（##）。

4.defined() 运算符

预处理器 defined 运算符是用在常量表达式中的，用来确定一个标识符是否已经使用 #define 定义过。如果指定的标识符已定义，则值为真（非零）。如果指定的标识符未定义，则值为假（零）。下面的实例演示了 defined() 运算符的用法：

#include ​#if !defined (MESSAGE)  #define MESSAGE "You wish!"#endif​int main(void){  printf("Here is the message: %s\n", MESSAGE);    return 0;}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

Here is the message: You wish!

参数化的宏，

CPP 一个强大的功能是可以使用参数化的宏来模拟函数。例如，下面的代码是计算一个数的平方：

int square(int x) {  return x * x;}

我们可以使用宏重写上面的代码，如下：

#define square(x) ((x) * (x))

在使用带有参数的宏之前，必须使用 #define 指令定义。参数列表是括在圆括号内，且必须紧跟在宏名称的后边。宏名称和左圆括号之间不允许有空格。例如：

#include ​#define MAX(x,y) ((x) > (y) ? (x) : (y))​int main(void){  printf("Max between 20 and 10 is %d\n", MAX(10, 20));    return 0;}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

Max between 20 and 10 is 20