C语言-预处理篇

0 前言

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预处理器是在真正的编译开始之前由编译器调用的独立程序。预处理器处理代码中的宏命令，在处理完毕后删除所有宏命令

所有的预处理器命令都是以井号#开头。井号#必须是第一个非空字符，但是#和 include define之间可以有任意空格

预处理器命令不是C语言，所以不以分号;结尾

预处理有以下功能：

• 文本处理相关功能：
  ① 文件引用和避免重复引用
  ② 定义宏常量
  ③ 定义宏函数
  ④ 代码剪裁

• 编译器指令相关功能：
  ⑤ 内存标签
  ⑥ 嵌入式汇编

1 文件引用和避免重复引用

1.1 文件引用

文件引用是单纯的文本替换功能，在生成预编译.i文件时，将被引用文件的文本内容替换到#include语句所在的行

#include语句可以用来引用任意类型的文本文件，但是最常用的是引用头文件。头文件是扩展名为.h 的文件，包含了 C 函数声明和宏定义，被多个源文件中引用共享

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有两种类型的头文件：程序员编写的头文件和编译器自带的头文件：

#include 
#include "file"

#include < >引用的是系统自带库，它在系统目录的标准列表中搜索名为 file 的文件

#include " "引用的是用户自定义库。它在包含当前文件的目录中搜索名为 file 的文件

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文件引用无论引用了多少层，都会被替换。预处理器首先替换掉当前#include语句，如果替换后出现新的#include语句，则再次替换，直到全部#include语句替换完成

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1.2 避免重复引用

复杂的嵌套引用是，必然会产生一些头文件被多次引用。头文件被多次引用在预处理时不报错，但是在代码编译时会报错

为避免重复引用，通常会引用每个头文件都定义一个宏常量，如果宏常量已经被定义，则不再引用该头文件

// my_example.h文件
#ifndef _MY__EXAMPLE_H  //如果_MY__EXAMPLE_H没被定义，则执行#endif之前的内容
# define _MY__EXAMPLE_H

//code

#endif

这样，my_example.h文件只会被引用一次

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2 宏定义常量

2.1 用法

宏定义常量由三部分组成，第一部分是#define本身，第二部分是选定的缩写，也被称为宏。第三部分称为替换文本。从宏变成替换文本的过程称为宏展开。

#define 宏 替换文本

• 注意，无论是宏还是替换文本，都是纯文本。宏定义只负责把文本换成文本，不会进行任何计算分析。怎样理解文本是程序进程中进行的

• 注意，宏不能与代码中出现的任何标签的一部分重名，否则将会直接将其替换掉

• 所以宏要全部大写，并且命名要长，不要单独使用ON，OFF，UP，DOWN，RUN这些常用词汇

• 但是“ ”内的文本不会被认为是宏：

/***** 示例程序 *****/
#include 
#define TWO 2
int main()
{
    printf("TWO = %d", TWO);
    return 0;
}


/***** 示例结果 *****/
TWO = 2

2.2 示例

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#define常用来定义常量和字符串常量，例如：

#define PI 3.1415926
#define FILE_PATH E:\folder1\1.txt

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#define 中还可以包含其他宏：

#define TWO    2
#define Four   TWO*TWO

#define也可以用来替换C表达式。例如：

#include 
#define PX printf("X is %d.\n", x)

int main()
{
    int x = 2;
    PX;
    return 0;
}

3 宏定义函数

3.1 用法

#define 可以创建类似函数的类函数宏，可以带一个或多个参数。类函数宏名也要全大写

#include 
#define SQUARE(X)  X * X
int main()
{
    int x, y, z;
    x = SQUARE(2);      // x = 2 * 2 = 4
    y = SQUARE(2+2);    // y = 2 + 2 * 2 + 2 = 8
    z =4/SQUARE(2);     // Z = 4 / 2 * 2 = 4
    return 0;
}

示例中X可以被任何文本替换，但是替换后的文本计算优先级难以控制，所以在使用中最好将替换文本里的变量都加上()，整个替换体也加上()。

#include 
#define SQUARE(X)  ((X) * (X))
int main()
{
    int x, y, z;
    x = SQUARE(2);      // x = ((2) * (2)) = 4
    y = SQUARE(2+2);    // y = ((2 + 2) * (2 + 2)) = 16
    z =4/SQUARE(2);     // Z = 4/((2) * (2)) = 1
    return 0;
}

有参数的宏支持多个参数：

#define MAX(X, Y)  ((X) > (Y) ? (X) : (Y))

3.2 宏运算符

编译器不会识别宏运算符，它们会在预处理时被执行。宏运算符仅允许出现在宏的替换体中。

3.2.1 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\：

#define MSG "Hello \
	world"

3.2.2 字符串常量化运算符 #

字符串常量化运算符#只会出现在有参数的宏当中，且被放在宏参数前面。

在“”中的宏无法被替换，#用于解决这个问题。注意，#X本身依然不能放在“”中

#X == "X"   

/***** 示例程序 *****/
#include 
#define MSG(a,b) printf("I am " #a",I am "#b)
int main(void)
{
        MSG(chuhe,20);
        return 0;
} 


/***** 示例结果 *****/
I am chuhe,I am 20

3.2.3 标记粘贴运算符 ##

标记粘贴运算符##只会出现在有参数的宏当中，且被放在宏参数前面，用于将两个标识符合并为一个标识符。

#define MK_ID(i)   n##i

int MK_ID(1), MK_ID(2);   // 等效于 int n1,n2;

4 代码剪裁

在大型工程中，通常会写全功能的代码，但某些功能在本次项目不需要，则可以使用代码剪裁，可以让代码中一些不执行部分在编译时被删除，节省代码容量

//my_example.h
#define STD_ON        0
#define STD_OFF       1
#define PROJECT1_SWITCH STD_ON

//my_example.c
#include "my_example.h"

#if(PROJECT1_SWITCH == STD_ON)
//project1 code
#endif

project1 code部分代码只会在#define PROJECT1_SWITCH STD_ON时才编译，在#define PROJECT1_SWITCH STD_OFF时不参与编译

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