C++中的预处理指示和宏

来源:互联网 发布:mac安装iphone应用 编辑:程序博客网 时间:2024/05/21 03:24
 
(一)基本知识   
    预处理器指示符以“#”号开头标识,处理这些指示符的程序叫做预处理器。
    #include指示符读入指定文件的内容,它有两种格式:
        #include <some_file.h>
        #include "my_file.h"
    如果文件名用<>括起来,表明这个文件是一个工程或标准头文件,查找过程会先检查预定义的目录,我们可以通过设置环境变量或命令行来修改这些目录。如果文件名用“”引起来,则表明该文件是用户提供的头文件,查找该文件时将从当前文件所在目录开始。
    由于头文件的嵌套关系,一个头文件可能会被再次包含,条件指示符可防止这种头文件的重复处理,例如:
       #ifndef BOOKSTORE_H
        #define BOOKSTORE_H
           //bookstore.h的内容
       #endif
     #ifndef指明,如果某个宏未被定义,要怎么处理
    #ifdef指明,如果某个宏已被定义,要怎么处理。
    比如:
     int main(){
    #ifdef DEBUG
        cout<<"begining execution of main/n";
     #endif
       string word="hello world!";
       cout<<world<<endl;
    }
    本例中,如果未定义DEBUG,实际被编译的代码如下:
    int main(){
       string word="hello world!";
       cout<<world<<endl;
    }
    如果已定义DEBUG,则传给编译器的程序代码为:
    int main(){
        cout<<"begining execution of main/n";
       string word="hello world!";
       cout<<world<<endl;
    }
    我们在编译程序时可以使用-D选项,并且在后面写上预处理器常量的名字,这样就能在命令行中定义预处理器常:
    $CC -DDEBUG main.c
     也可以在程序中用#define指示符定义预处理器常量。
(二)自动定义的预处理器名字
    编译C++程序时,编译器自动定义了一个预处理器名字__cplusplus(前面是两个下划线)。因此,我们可以根据它来判断该程序是否是 C++ 程序,以便有条件的包含一些代码。如
    #ifdef __cplusplus
         extern "C"
    #endif
    int min( int, int );
    在编译标准 C 时,编译器将自动定义__STDC__.
    其他一些比较常用的预定义名字是:
        __LINE__ :文件被编译的行数
        __FILE__ :被编译的文件的名字
        __TIME__ :当前被编译文件的编译时间
        __DATE__ :当前被编译文件的编译日期
    另外, C99新增了 __func__ 指示被编译的函数的名字,对于gcc,与__func__等价的名字为__FUNCTION__ .
    上述预定义的名字对写trace有很大的帮助,比如:
    if (i==0)
        cerr<<"error:"<<__FILE__<<":line:"<<__LINE<<":func"<<__func__<<"i must be non-zero/n";
(三)C与C++的头文件
    C库文件的C++名字总是以字母C开头,后面是去掉后缀.h的C名字,如assert():如果使用C++的头文件则为cassert,C则为assert.h,所以使用头文件的C名字或C++名字,方法也不相同。仍以assert为例:
    C++: #include <cassert>
         using namespace std;
    C:   #include <assert.h>
(四)宏替换
    在 ISO C 之前,从未详细描述宏替换进程。这种不明确性产生很多有分歧的实现。依赖于比明显常量替换和简单类函数宏更奇特的事情的任何代码可能并不真正可移植。此外,ISO C 宏替换算法可以完成在旧 C 版本中无法完成的工作。例如,
    #define name (*name)
    使 name 的任何使用均替换为通过 name 进行的间接引用。旧 C 预处理程序会产生大量
圆括号和星号,并最终产生关于宏递归的错误。
    ISO C 对宏替换方法的主要更改是要求宏参数,而不是要求那些本身是宏替换操作符 # 和 ## 的操作数并且在替换标记列表中替换之前要递归扩展的参数。然而,这种更改很少在结果标记中产生实际差异。
    比如,使用 # 宏替换操作符和字符串文字并置
        #define str(a) #a "!"
        str(x y)
    以上代码生成两个字符串文字 "x y" 和 "!",它们在并置后生成相同的 "x y!"
    对于可变参数的宏,gnuc与sun cc相同的处理方式如下:对于
    #define identifier (...) replacement_list
    #define identifier (identifier_list, ...) replacement_list
    如果列出的宏参数以省略号结尾,那么该宏的调用允许使用除了宏参数以外的其他更多参数。附加参数被收集在一个单独的字符串中,该字符串可以包括逗号。可以使用宏替换列表中的名称 __VA_ARGS__ 来引用这些附加参数(replacement_list的可变参数用__VA_ARGS__替换).
    而对于 gnu c 来说,还有一种方式,使用##args来引用(replacement_list的可变参数为##args),具体的定义方式也有所不同:
    #define identifier (args...) replacement_list
    #define identifier (identifier_list, args...) replacement_list
(五)宏中"#"和"##"的用法
I、一般用法

我们使用#把宏参数变为一个字符串,用##把两个宏参数贴合在一起.
用法:
#include<cstdio>
#include<climits>
using namespace std;
#define STR(s)     #s
#define CONS(a,b) int(a##e##b)
int main()
{
    printf(STR(vck));           // 输出字符串"vck"
    printf("%d/n", CONS(2,3)); // 2e3 输出:2000
    return 0;
}
II、当宏参数是另一个宏的时候
需要注意的是凡宏定义里有用'#'或'##'的地方宏参数是不会再展开.
1, 非'#'和'##'的情况
#define TOW      (2)
#define MUL(a,b) (a*b)
printf("%d*%d=%d/n", TOW, TOW, MUL(TOW,TOW));
这行的宏会被展开为:
printf("%d*%d=%d/n", (2), (2), ((2)*(2)));
MUL里的参数TOW会被展开为(2).
2, 当有'#'或'##'的时候
#define A          (2)
#define STR(s)     #s
#define CONS(a,b) int(a##e##b)
printf("int max: %s/n", STR(INT_MAX));    // INT_MAX #i nclude<climits>
这行会被展开为:
printf("int max: %s/n", "INT_MAX");
printf("%s/n", CONS(A, A));               // compile error
这一行则是:
printf("%s/n", int(AeA));
INT_MAX和A都不会再被展开, 然而解决这个问题的方法很简单. 加多一层中间转换宏.
加这层宏的用意是把所有宏的参数在这层里全部展开, 那么在转换宏里的那一个宏(_STR)就能得到正确的宏参数.
#define A           (2)
#define _STR(s)     #s
#define STR(s)      _STR(s)          // 转换宏
#define _CONS(a,b) int(a##e##b)
#define CONS(a,b)   _CONS(a,b)       // 转换宏
printf("int max: %s/n", STR(INT_MAX));          // INT_MAX,int型的最大值,为一个变量 #include<climits>
输出为: int max: 0x7fffffff
STR(INT_MAX) --> _STR(0x7fffffff) 然后再转换成字符串;
printf("%d/n", CONS(A, A));
输出为:200
CONS(A, A) --> _CONS((2), (2)) --> int((2)e(2))
III、'#'和'##'的一些应用特例
1、合并匿名变量名
#define ___ANONYMOUS1(type, var, line) type var##line
#define __ANONYMOUS0(type, line) ___ANONYMOUS1(type, _anonymous, line)
#define ANONYMOUS(type) __ANONYMOUS0(type, __LINE__)
例:ANONYMOUS(static int); 即: static int _anonymous70; 70表示该行行号;
第一层:ANONYMOUS(static int); --> __ANONYMOUS0(static int, __LINE__);
第二层:                        --> ___ANONYMOUS1(static int, _anonymous, 70);
第三层:                        --> static int _anonymous70;
即每次只能解开当前层的宏,所以__LINE__在第二层才能被解开;
2、填充结构
#define FILL(a)   {a, #a}
enum IDD{OPEN, CLOSE};
typedef struct MSG{
IDD id;
const char * msg;
}MSG;
MSG _msg[] = {FILL(OPEN), FILL(CLOSE)};
相当于:
MSG _msg[] = {{OPEN, "OPEN"},
              {CLOSE, "CLOSE"}};
3、记录文件名
#define _GET_FILE_NAME(f)   #f
#define GET_FILE_NAME(f)    _GET_FILE_NAME(f)
static char FILE_NAME[] = GET_FILE_NAME(__FILE__);
4、得到一个数值类型所对应的字符串缓冲大小
#define _TYPE_BUF_SIZE(type) sizeof #type
#define TYPE_BUF_SIZE(type)   _TYPE_BUF_SIZE(type)
char buf[TYPE_BUF_SIZE(INT_MAX)];
     --> char buf[_TYPE_BUF_SIZE(0x7fffffff)];
     --> char buf[sizeof "0x7fffffff"];
这里相当于:
char buf[11];
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