C中的预处理

宏定义

宏定义在编译之前由预处理器处理，并在程序中替换相应的宏名。宏定义提供了一种方便的方式来插入代码片段，它们常用于定义常量、创建简短的函数等。

不带参数的宏定义—定义宏常量

使用#define预处理器指令可以定义宏常量。这相当于给一个值命名一个标签，例如：

#define PI 3.1415926
#define MAX_SIZE 100
#define GREETING "Hello, World!"

带参数的宏定义— 定义宏函数

#define SQUARE(x) ((x) * (x))
#define MIN(a, b) ((a) < (b) ? (a) : (b))
#define POW(x, y) (pow(x, y))  // 假设pow是计算幂的函数

注：宏定义中括号很重要，一定要检查清楚。

#include

尖括号对<>

当使用尖括号时，预处理器会在标准库路径中查找指定的文件。标准库路径是系统定义的，通常包含编译器提供的标准库头文件。

#include 
#include 

举例1：#include 标准输入输出

#include 

int main() {
    printf("Hello, World!\n");
    return 0;
}

举例2：#include 标准库函数

#include 

int main() {
    int num = atoi("123");  // 将字符串转换为整数
    return 0;
}

举例3：#include 字符串操作

#include 

int main() {
    char str[100];
    strcpy(str, "Hello, World!");
    return 0;
}

双引号""

使用双引号时，预处理器首先在当前文件所在的目录中查找指定的文件。如果没有找到，它会像使用尖括号那样在标准库路径中搜索。这通常用于包含用户定义的头文件。

#include "myheader.h"

• 代码重用：允许你将代码分割成可重用的部分（如函数定义、宏定义等），并在多个源文件中使用它们。

• 模块化：通过将程序分割成多个模块，提高了代码的组织性和可维护性。

• 标准库功能：通过包含标准库的头文件，可以使用C标准库提供的各种功能和类型。

举例1

假设你有一个头文件 mathutils.h，里面定义了一些数学相关的函数。

// mathutils.h
int add(int a, int b);
int subtract(int a, int b);

#include "mathutils.h"

int main() {
    int sum = add(5, 3);
    int difference = subtract(5, 3);
    return 0;
}

举例2

创建头文件

// mydefs.h
#ifndef MYDEFS_H
#define MYDEFS_H

#define MAX_SIZE 100
#define URL "http://mywebsite.com"
#define PI 3.14159
#define SQUARE(x) ((x) * (x))
#define MIN(a, b) ((a) < (b) ? (a) : (b))
#define MAX(a, b) ((a) > (b) ? (a) : (b))

#endif // MYDEFS_H

#include 
#include "mydefs.h"

int main() {
    int size = MAX_SIZE;
    float radius = 4.5;
    float area = PI * SQUARE(radius);
    int minVal = MIN(10, 20);
    int maxVal = MAX(10, 20);

    printf("Max size: %d\n", size);
    printf("URL: %s\n", URL);
    printf("Area of circle: %.2f\n", area);
    printf("Minimum value: %d\n", minVal);
    printf("Maximum value: %d\n", maxVal);

    return 0;
}

条件编译

在C语言中，条件编译是预处理器的一个特性，允许在编译之前根据特定的条件包含或排除代码部分。这使得源代码可以根据不同的条件编译成不同的程序。条件编译通常使用以下预处理器指令实现：

#if, #else, #elif, #endif

这些指令用于在满足特定条件时编译代码。

#define DEBUG 1

#if DEBUG
    printf("Debug information\n");
#endif

#if defined(WIN32)
    printf("Windows platform\n");
#elif defined(LINUX)
    printf("Linux platform\n");
#else
    printf("Other platform\n");
#endif
// 如果 DEBUG 被定义且为1，则会打印调试信息。
// 接着检查是否定义了 WIN32 或 LINUX，并根据定义打印相应的平台信息。

#ifdef, #ifndef

这些指令用于检查一个宏是否被定义。

#define WINDOWS

#ifdef WINDOWS
    printf("Compiled for Windows\n");
#endif

#ifndef LINUX
    printf("Not compiled for Linux\n");
#endif
// 如果 WINDOWS 被定义，则会编译相关的代码。
// 如果 LINUX 没有被定义，则编译第二个 printf。

使用场景

• 平台相关代码：为不同的操作系统或硬件平台编写特定代码。
• 调试：在调试版本中包含额外的调试信息。
• 功能标志：启用或禁用特定的功能或模块。

注意事项

• 条件编译使得代码可读性变差，应谨慎使用。
• 过多的条件编译可能导致代码维护困难，尤其是当它们嵌套使用时。
• 确保条件编译不会导致代码逻辑错误或在某些条件下遗漏重要代码。

示例 1: 根据不同的操作系统编译不同的代码

// 假设这些宏是根据编译环境预先定义的
#define WINDOWS
// #define LINUX
// #define MACOS

int main() {
    #ifdef WINDOWS
        printf("Running on Windows.\n");
    #elif defined(LINUX)
        printf("Running on Linux.\n");
    #elif defined(MACOS)
        printf("Running on MacOS.\n");
    #else
        printf("Unknown operating system.\n");
    #endif

    return 0;
}

在这个例子中，程序会根据定义的宏（WINDOWS, LINUX, MACOS）来决定打印哪个操作系统的信息。

示例 2: 调试信息的条件编译

你可能希望在开发阶段包含调试信息，但在发布产品时不包含这些信息：

// 将此注释或取消注释以启用/禁用调试模式
#define DEBUG_MODE

int main() {
    #ifdef DEBUG_MODE
        printf("Debug mode is enabled.\n");
        // 调试相关的代码
    #else
        printf("Debug mode is disabled.\n");
        // 非调试相关的代码
    #endif

    return 0;
}

在这个例子中，DEBUG_MODE 宏控制着是否包含调试信息。

示例 3: 功能开关

在一些大型项目中，可能需要根据特定条件启用或禁用特定功能：

#define FEATURE_X
// #define FEATURE_Y

int main() {
    printf("Program starts.\n");

    #ifdef FEATURE_X
        printf("Feature X is enabled.\n");
        // 执行与 Feature X 相关的代码
    #endif

    #ifdef FEATURE_Y
        printf("Feature Y is enabled.\n");
        // 执行与 Feature Y 相关的代码
    #endif

    printf("Program ends.\n");
    return 0;
}

#undef

用于取消已定义的宏的定义，在 #undef 指令之后，该宏不再存在，不能再被使用，直到它被重新定义。

#line

用于改变编译器的当前行号以及（可选地）改变文件名。这对于调试和生成特定的错误或警告消息非常有用。#line 指令主要在自动生成的源代码中使用，例如由某些代码生成工具产生的代码。

#line number "filename"

number：一个整数，指定接下来的行号。
"filename"：（可选）一个字符串，指定接下来的代码所属的文件名。

#pragma

主要目的是提供一种机制来控制编译器的特定行为，比如禁用特定警告、优化设置等，而不改变代码本身。

• 禁用警告：在某些代码块中禁用特定的编译器警告。

#pragma warning(disable : 4996) // 禁用特定的警告

• 优化控制：控制编译器的优化行为。

#pragma optimize("", off) // 关闭优化
// ...
#pragma optimize("", on) // 开启优化

• 代码区段：指示编译器特定的代码应如何处理。

#pragma region MyRegion
// ...
#pragma endregion MyRegion

• 打包对齐：控制结构体或其他数据类型的内存对齐。

#pragma pack(push, 1) // 设定1字节对齐
struct MyStruct {
    char a;
    int b;
};
#pragma pack(pop) // 恢复默认对齐

预定义宏

在C和C++中，预定义宏是编译器预先定义的宏。这些宏提供了关于编译环境的信息，比如当前的日期、时间、文件名、行号等。你可以在程序中使用这些宏，就像使用任何其他宏一样。以下是一些常见的预定义宏：

1 FILE
这个宏展开为当前文件的名称（一个字符串常量）。

2 LINE
这个宏展开为当前行号（一个十进制常量）。

3 DATE
这个宏展开为文件被编译的日期，格式为 “MMM DD YYYY” 的字符串（例如 “Feb 18 2021”）。

4 TIME
这个宏展开为文件被编译的时间，格式为 “HH:MM:SS” 的字符串（例如 “14:55:02”）。

5 __cplusplus
在C++代码中，这个宏被定义。可以用来检查程序是否在C++编译器中编译。

6 STDC
在遵循ANSI C标准的编译器中，这个宏被定义。

#include 

int main() {
	printf("File :%s\n", __FILE__);
	printf("Date :%s\n", __DATE__);
	printf("Time :%s\n", __TIME__);
	printf("Line :%d\n", __LINE__);
#ifdef __cplusplus
	printf("Compiled in C++\n");
#else
	printf("Compiled in C\n");
#endif

	getchar();
	return 0;
}