C语言的预处理过程

最近在学习C语言的相关内容，其中关于预处理过程过程感觉对自己帮助较大，所以写出来与大家分享，有不对的地方还请指正，欢迎留言讨论。

C语言预处理过程如下：

1. 替换源文本中的三联符。三连符是C语言为了适应某些输入设备上没有的字符而设定的，比如??=表示"#"。
2. 去掉文件中的续行符以及紧邻的换行符，将两个物理行组成一个逻辑行。
3. 将源文本中的注释替换成一个空格。
4. 将源文本拆成预处理token和空白字符。即将源文本拆成一个个处理单元，包括头文件名、标识符（包括关键字）、预处理数字、字符常量、字符串字面值（string-literal）、符号等。
5. 执行文件预处理指令，对宏进行展开,如果遇到include指令，则会对include的文件进行1到5的步骤。
6. 将源文本中的转义序列替换成对应的编码。
7. 合并两个相邻的字符串。
8. 去掉空白字符，将剩余的token（这个时候称为C token）传给编译器进行编译。

在上述过程中尤其要注意以下几点。

1. 第四点中提到的预处理token比较重要，它是宏展开的处理单位。
2. 要区分字符串字面值和头文件名，即使头文件的引入使用的是双引号，也不能认为它是字符串字面值，在头文件中的转义字符是不起作用的，因为它不是字符串字面值。
3. 第五点执行了宏的展开操作。

宏展开过程

下面重点讲下宏的处理过程。

在宏处理过程中，有两个运算符，一个是#操作符，一个是##操作符。

#操作符：只能用在宏函数中，后面跟形参，主要作用是将形参所代表的内容转化成字符串，对原形参代表内容中的字符串内容进行转义处理。

如：

#define fun(a) #a;

fun( a b c d \n "string\n" e f g);

则宏展开后的结果为“a b c d \n \"string\\n\" e f g”,其中要特别注意转化成字符串的时候，对原有内容中的字符串内容的转义字符和引号的处理，即原来字符串的转义字符也被再次转义，由　\n　变成了　\\n　,字符串界定符　"　变成了　\"。在这个过程中应该注意的是，非字符串中的　\n 并没有被转义。

##操作符：被用于函数式宏的定义和非函数式宏的定义，它把该运算符前后两个预处理token连成一个预处理token。

如：

define HASH_HASH # ## #

HASH_HASH 

则宏展开后的结果为##，注意，这个时候，它不是运算符，它是前后两个token合并后的结果。

非函数式宏展开比较简单，在此不进行叙述。

函数是宏展开过程：如果函数宏中参数的前一个token是运算符#或者前后的token有一个是运算符##，则该参数不进行展开，而是直接进行相应的运算，如果参数没有满足前面的情况，则先对参数做充分展开，然后在进行替换，当宏展开完成以后，展开结果会被重新扫描以确定是否有新的宏调用产生（比如通过##运算产生），如果有则继续展开；在继续展开的过程中，有一个递归个问题，即如果一个宏的标识是由本身进一步展开获得的，则该宏不再展开，具体见下文第二个例子。

举个例子：

一：

#define sh(x) printf("n" #x "=%d,or %d\n",n##x,alt[x])

#define sub_z 26

sh(sub_z)

宏展开以后结果为：printf("n" "sub_z" "=%d,or %d\n",nsub_z,alt[26])

在这个过程中，第一个x因为在#后面，所以没有展开，第二个x在##后面，所以也没有展开，第三个x则需要完全展开以后才能替换。

二：

#define func(x) func(x)+funa(x)

#define funa(x) ab+x

#define ab a+b

func(10)

则宏展开结果为func(10)+a+b+10

这个过程中，func(10)中的func本身是由func宏展开的，因此不能在利用func宏再次展开。

如果想查看预处理的处理结果，可以使用“gcc -E 文件 ”进行编译，输出为预处理结果。

本博客发得比较仓促，如有问题欢迎指正和讨论，谢谢！