前言

編譯一個C語言程序涉及很多步驟。其中第一個步驟被稱為預(yù)處理。C語言的預(yù)處理器在源代碼編譯之前對其進行一些文本性質(zhì)的操作。它的主要任務(wù)包括刪除注釋、插入被#include指令包含的文件內(nèi)容、定義和替換由#define指令定義的符號，同時確定代碼的部分內(nèi)容是否應(yīng)該根據(jù)一些條件編譯指令進行編譯。

一、預(yù)定義符號

下表為C語言預(yù)處理器定義的符號。他們的值有的是字符串常量，有的是十進制數(shù)字常量。

二、#define

我們先來看一下它的用法

#define name stuff

有了這條指令以后，每當(dāng)有符號name出現(xiàn)在這條指令之后時，預(yù)處理器就會把它替換為stuff。

如果定義中的stuff非常長，那就可以將它分成幾行，除了最后一行，每行的末尾都要加一個反斜杠，如下面例子所示：

#define DEBUG_PRINT printf("File %s line %d:" \
					"x = %d, y = %d, z = %d, \
					__FILE__, __LINE__, x, y, z)

這里利用了一個特性：相鄰的字符串常量被自動連接為一個字符串。在調(diào)試一個存在許多涉及一組變量的不同計算過程的程序時，這種類型的聲明非常有用。我們可以很容易的插入一條測試語句，打印出它們的當(dāng)前值。

x *= 2;
y += x;
z = x * y;
DEBUG_PRINT;

1.宏

#define機制包括一個規(guī)定，允許把參數(shù)替換到文本中，這種實現(xiàn)通常稱為宏（macro）或者定義宏（define macro）。下面是宏的聲明方式：

#define name(parameter-list) stuff

其中，parameter-list（參數(shù)列表）是一個由逗號分隔的符號列表，它們可能出現(xiàn)在stuff 中。參數(shù)列表的左括號必須與name緊鄰。否則，參數(shù)列表就會被解釋為stuf的一部分。

當(dāng)宏被調(diào)用時，名字后面是一個由逗號分隔的值的列表，每個值都與宏定義中的一個參數(shù)相對應(yīng)。當(dāng)參數(shù)出現(xiàn)在程序中時，與每個參數(shù)對應(yīng)的實際值都將會被替換到stuff中。例如：

#define SQUARE(x) x*x

SQUARE(5)

當(dāng)這兩條語句位于程序中時，預(yù)處理器就會用上面的表達式替換下面的表達式，就會變成：5 * 5。

但是上面這個宏存在一個問題，請大家觀察下面的代碼：

a = 5;
printf("%d\n", SQUARE(a + 1));

可能我們直觀的覺得這段代碼將打印36這個值。但是事實上，它會打印11。Why？來，我們按照宏的規(guī)則做一個替換，這條語句將變成：

printf("%d\n", a + 1 * a + 1);

發(fā)現(xiàn)問題了嗎，這里由替換而產(chǎn)生的表達式并沒有按照預(yù)想的次序進行求值。所以，我們要對宏定義的參數(shù)加上括號，包括stuff整體。這樣就能產(chǎn)生我們預(yù)期的結(jié)果了。

在程序中擴展#define定義符號和宏時，需要涉及幾個步驟。

1.在調(diào)用宏時，首先對參數(shù)進行檢查，看看是否包含任何由#define定義的符號。如果存在，它們會首先被替換掉。

2.替換文本隨后被插入到程序中原來文本的位置。對于宏，參數(shù)名被它們的值所替代。

3.最后，才氣對結(jié)果文本進行掃描，看看它是否包含了任何由#define定義的符號。如果是的話，就重復(fù)上述處理過程。

2.宏與函數(shù)

宏非常頻繁的用于執(zhí)行簡單的計算，比如在兩個表達式中尋找其中較大的一個（或較?。?/p>

#define MAX(a, b) ((a) > (b) ? (a) : (b))

這個功能好像我們也能用函數(shù)來實現(xiàn)，那為什么不使用函數(shù)呢？有兩個原因。首先，用于調(diào)用和從函數(shù)返回的代碼很可能比實際執(zhí)行這個小型工作的代碼更大，所以使用宏要比使用函數(shù)在程序中的規(guī)模和速度都更勝一籌。

其次，更為重要的是，函數(shù)的參數(shù)必須聲明為一種特定的類型，所以它只能在類型合適的表達式中使用。但是宏是與類型無關(guān)的。

有優(yōu)點就會有缺點，和使用函數(shù)相比，使用宏的不利之處在于每次使用宏時，一份宏定義代碼的副本都將會插入到程序中。除非宏非常短，否則使用宏可能會大幅度增加程序的長度。

還有一些任務(wù)無法用函數(shù)來實現(xiàn)，比如下面這個代碼：

#define MALLOC(n, type) ((type*) malloc ((n) * sizeof(type)))

type是一個數(shù)據(jù)類型，而函數(shù)是無法將類型作為參數(shù)傳遞的。

3.帶副作用的宏參數(shù)

當(dāng)宏參數(shù)在宏定義中出現(xiàn)的次數(shù)吵過一次時，如果這個參數(shù)具有副作用，那么在使用這個宏時就可能出現(xiàn)危險，導(dǎo)致不可預(yù)料的后果。副作用就是在表達式求值時出現(xiàn)永久性的后果。如下：

x + 1;

這個表達式無論執(zhí)行幾百次都是一樣的，所以它沒有副作用。

x++;

但是這個表達式就不同了，每次執(zhí)行都會改變x的值，每一次執(zhí)行都是一個不同的結(jié)果。所以，這個表達式是具有副作用的。我們看下面的例子,你覺得它會打印出什么：

#define MAX(a, b) ((a) > (b) ? (a) : (b))

x = 5;
y = 8;
z = MAX(x++, y++);
printf("x =%d, y = %d, z = %d\n", x, y, z);

其結(jié)果是： x = 6, y = 10, z = 9。產(chǎn)生這個結(jié)果的原因是那個較小的值只增加了一次，而那個較大的值卻增加了兩次——第一次是在比較的時候，第二次是在執(zhí)行？后面的表達式時。這就是一個具有副作用的宏參數(shù)，我們在使用的時候一定要注意。

4. 宏和函數(shù)的不同

通過一個表格來分析：

5.#undef

#undef這個預(yù)處理指令用于移除一個宏定義：

#undef name

如果現(xiàn)存的名字需要被重新定義，那么首先必須用#undef移除它的舊定義。

三、條件編譯

在編譯一個程序時，如果可以翻譯或忽略選定的某條語句或某組語句，會給我們帶來極大的便利。而條件編譯（conditional compilation）可以實現(xiàn)這個目的。使用條件編譯，可以選擇代碼的一部分是被正常編譯還是完全忽略。用于支持條件編譯的基本結(jié)構(gòu)是#if指令和#endif指令。一下是其使用方式：

#if constant-expression
	statements
#endif

當(dāng)常量表達式（constant-expression）的值是非零，那么statements部分就被正常編譯，否則預(yù)處理器就靜默的刪除它們。

同時，條件編譯的另一個用途是在編譯時選擇不同的代碼部分。所以#if指令還具有可選的#elif和#else子句。如下：

#if constant-expression
	statements
#elif constant-expression
	other statements
#else
	other statements
#endif

#elif子句出現(xiàn)的次數(shù)可以不限。但是每個常量表達式（constant-expression）只有當(dāng)前面所有常量表達式的值都為假時才會被編譯。#else子句中的語句只有當(dāng)前面所有常量表達式的值都為假時才會被編譯。

四、文件包含

#include指令使另一個文件的內(nèi)容被編譯，就好像它實際出現(xiàn)在#include指令出現(xiàn)的位置一樣。這種替換執(zhí)行的方式很簡單：預(yù)處理器刪除這條指令，并用包含文件的內(nèi)容取而代之。如果一個頭文件被包含到十個源文件中，那它實際上被編譯了十次。

1.函數(shù)庫文件包含

C語言編譯器支持兩種不同類型的#include文件包含：函數(shù)庫文件和本地文件。事實上，他們之間的區(qū)別很小。
函數(shù)庫文件的包含使用以下語法：

#include<filename>

對于filename(文件名)，并沒有任何的限制，不過根據(jù)規(guī)定，標(biāo)準(zhǔn)庫文件以一個.h后綴結(jié)尾。

編譯器通過觀察由編譯器定義的“一系列標(biāo)準(zhǔn)位置”查找函數(shù)庫頭文件。你所使用的編譯器文檔會說明這些標(biāo)準(zhǔn)的位置是什么，以及怎樣修改它們或者在列表中添加其他位置。

2.本地文件包含

以下是#include指令的另外一種形式：

#include"filename"

標(biāo)準(zhǔn)允許編譯器自行決定是否把本地形式的#include和函數(shù)庫形式的#include區(qū)別對待。可以先對本地頭文件使用一種特殊的處理方式，如果失敗，編譯器再按照函數(shù)庫頭文件的處理方式對待它們進行處理。

處理本地頭文件的一種常見策略就是在源文件所在的當(dāng)前目錄進行查找，如果該頭文件并未找到，編譯器就像查找函數(shù)庫頭文件一樣在標(biāo)準(zhǔn)位置查找本地頭文件。

總結(jié)

不要在一個宏定義的末尾加上分號，使其成為一條完整語句。在宏定義中使用參數(shù)，不要忘了在其周圍加上括號。同時不要忘了在宏定義兩邊加上括號.

到此這篇關(guān)于C語言的預(yù)處理介紹的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C語言預(yù)處理內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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