预处理,它有时很神奇----小话c语言(24)

作者：陈曦

日期：2012-7-28  18:19:55

环境：[Mac 10.7.1 Lion Intel i3 支持64位指令 gcc4.2.1 xcode4.2]  

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Q1： 宏这个东西真是很奇怪，为什么我想将一句#include代码用宏来替换，却不行？

#define INCLUDE_STDIO   #include<stdio.h>INCLUDE_STDIOint main(){    return 0;}

保存为preprocess_header.c

A： 如果是预处理出了问题，我们可以使用-E查看预处理后的结果，来分析到底哪里出了问题。

Q2： 由上面看，好像没有什么问题。

A： 看起来是没有什么问题，问题在于上面的结果是预处理后的结果。编译器编译预处理后的源代码还出现了#include, 编译器是不识别的，所以会报错。换句话说，预处理做预处理的事情，编译器做编译源代码的事情(不过编译器常常被看做包括预处理的功能).预处理器可以处理#include, 而编译器根本无法识别#include.

Q3： 预处理当发现INCLUDE_STDIO符号是#include<stdio.h>时为什么没有继续预处理此头文件的内容？

A： 这就在于c语言标准规定#define定义的符号是进行重新预处理的，但是仅限于#define的符号，遇到#include是不做处理的。 

Q4： 有时，需要测试数据，写了好多相同名称开头的变量，最后进行赋值，有什么好方法？

A： 这当然需要用到##符号了，它可以正确生成你需要的变量。如下代码：

#include <stdio.h>#include <string.h>#include <stdlib.h>#include <stdarg.h>#define PRINT_D(longValue)       printf(#longValue" is %ld\n", ((long)longValue));#define PRINT_STR(str)              printf(#str" is %s\n", (str));#define ADD_TO_NUM(sum_name, sum_number, value) \(sum_name ## sum_number) += (value);int main(int argc, char **argv){    int sum1 = 10, sum2 = 20;    int i = 10;    ADD_TO_NUM(sum, 1, i);    ADD_TO_NUM(sum, 2, i);        PRINT_D(sum1)    PRINT_D(sum2)            return 0;}

编译运行：

sum1 is 20sum2 is 30

同理，如果需要对c语言的结构，比如堆栈、队列等写不同类型数据的操作函数，可以将类型用作参数做出类似的宏定义。

Q5： 对于do, while循环，我喜欢反着用，用until的模式，有什么方法吗？

A： 如下代码：

#define repeat  do#define until(x)    while(!(x))

测试代码：

#include <stdio.h>#include <string.h>#include <stdlib.h>#include <stdarg.h>#define PRINT_D(longValue)       printf(#longValue" is %ld\n", ((long)longValue));#define PRINT_STR(str)              printf(#str" is %s\n", (str));     #define repeat  do#define until(x)    while(!(x))int main(int argc, char **argv){    int i = 1;    repeat    {        PRINT_D(i)        ++i;    }until(i > 10);        return 0;}

运行结果：

i is 1i is 2i is 3i is 4i is 5i is 6i is 7i is 8i is 9i is 10

Q6： 很多时候，写代码的时候，发现一个关键字或者代码组合老是写，用宏做替换是否是个好的选择？

A： 只要风险可控就是好选择。比如，register关键字感觉好长，可以用REG代替；无限循环for(;;)也很长，可以用FOREVER代替；switch语句内部的break和case语句连写也可以用宏CASE代替。

#define REG     register#define FOREVER for(;;)#define CASE    break; case

测试代码：

#include <stdio.h>#include <string.h>#include <stdlib.h>#include <stdarg.h>#define PRINT_D(longValue)       printf(#longValue" is %ld\n", ((long)longValue));#define PRINT_STR(str)              printf(#str" is %s\n", (str));     #define REG     register#define FOREVER for(;;)#define CASE    break; caseint main(int argc, char **argv){    REG int i = 1;    FOREVER        PRINT_STR("hello")    return 0;}

这里还有关于文件读写的例子，发现老是要写fopen,fclose函数,写了好多遍，不如封装在一个通用文件中，用宏是个好选择：

#define FOPEN_COMMON(file_name)    \FILE    *fp = fopen((file_name), "r+");  \if(!fp) \{   \perror("fopen error");  \return -1;  \}#define FCLOSE_COMMON   \fclose(fp);

总之，有什么代码觉得多的地方，用宏做替换是个好选择，不过要清楚这里面的风险。

Q7： 既然宏就是字符串的替换，那么是否也可以将一种基本类型定义成另一种基本类型？

A： c语言标准并没有规定宏字符串不能是关键字，所以上面的情况是可以的。不过，这样很可能打乱以前的逻辑，可以在某些场合做测试。

#include <stdio.h>#include <string.h>#include <stdlib.h>#include <stdarg.h>#define PRINT_D(longValue)       printf(#longValue" is %ld\n", ((long)longValue));#define PRINT_STR(str)              printf(#str" is %s\n", (str));#define double  intint main(int argc, char **argv){    double i = 1.5;    PRINT_D(i)    return 0;}

可以看到，上面将double字符串定义成int字符串，main函数中的定义i的代码也就变成了int  i = 1.5; 最后的输出结果：

i is 1

Q8： 有时，为了方便输出不同类型的变量，写了如下两个宏：

#define PRINT(longValue)       printf(#longValue" is %ld\n", ((long)longValue));#define PRINT(str)              printf(#str" is %s\n", (str));

为什么，再使用 PRINT(1) 时会崩溃？

A： 这在于宏并不像函数一样支持重载，它就是个名称，不会因为仅仅宏参数不一样而导致编译器认为宏不一样。所以，上面两个PRINT宏其实是被编译器看做是同一个宏，还会出现重定义的警告：

warning: "PRINT" redefined

所以，PRINT(1)其实使用的是第二个宏。可以使用预处理命令得到预处理后的结果，首先是源代码，保存为preprocess_macro.c : 

#include <stdio.h>#define PRINT(longValue)        printf(#longValue"is %ld\n", (longValue));#define PRINT(str)              printf(#str" is %s\n", (str));int main(){    PRINT(1)    return 0;}

使用预处理得到如下：

由上图可以看出，确实使用了PRINT(str)这个宏来替换，所以导致崩溃。

Q9： 有时，希望可以根据sizeof(int)的数值来做一些提示，为什么下面的代码会出现编译错误？

#if sizeof(int) == 4#elif sizeof(int) == 8#warning    "sizeof(int) == 8"#endif

A： 这个原因在于c语言标准规定预处理根本不能计算sizeof的值，且#if后面的条件表达式必须是整形常量，所以会提示错误。 

Q10： 如果我希望可以控制int类型是4字节或者8字节大小，该怎么办？

A： 其实，这个不是程序员可以控制的，这是平台确定的。在mac下，gcc4.2.1, i386模式int是4字节，x86_64模式int也是4字节； 但是，long类型在i386是4字节，x86_64模式是8字节，知道上面这些信息后，最好自定义类型在恰当模式使用自己需要大小的类型。下面是对long类型的测试：

#include <stdio.h>int main(){    printf("%u\n", sizeof(long));    return 0;}

保存为preprocess_if.c .

gcc -o preprocess_if preprocess_if.c -arch i386编译后执行，结果为4.

gcc -o preprocess_if preprocess_if.c -arch x86_64编译后执行，结果为8.

作者：陈曦

日期：2012-7-28  18:19:55

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