C++ 的预编译解释

本节知识点：

1.编译过程的简介：

   预编译：

a.处理所有的注释，以空格代替。

b.将所以#define删除，并展开所有的宏定义，字符串替换。

c.处理条件编译指令#if，#ifdef，#elif，#else，#endif

d.处理#include，并展开被包含的文件，把头文件中的声明，全部拷贝到文件中。

e.保留编译器需要使用的#pragma指令、

怎么样观察这些变化呢？最好的方法就是在GCC中，输入预处理指令，可以看看不同文件经过预处理后变成什么样了，预处理指令：gcc -E file.c -o file.i   注意：-C -E一起使用是预编译的时候保留注释。

   编译：

a.对预处理文件进行一系列词法分析，语法分析和语义分析

                词法分析：主要分析关键字，标示符，立即数等是否合法

                语法分析：主要分析表达式是否遵循语法规则

                语义分析：在语法分析的基础上进一步分析表达式是否合法

b.分析结束后进行代码优化生成相应的汇编代码文件               编译指令：gcc -S  file.c  -o  file.s

   汇编：

汇编器将汇编代码转变为机器可以执行的指令，每个汇编语句几乎都对应一条机器指令，其实机器指令就是机器码，就是2进制码。汇编指令：gcc  -c  file.c  -o file.o  注意：-c是编译汇编不连接。

   链接：

再把产生的.o文件，进行链接就可以生成可执行文件。连接指令：gcc  file.o  file1.o  -o  file  这句指令是链接file.o和file1.o两个编译并汇编的文件，并生成可执行文件file。

链接分两种：静态链接和动态链接，静态链接是在编译器完成的，动态链接是在运行期完成的。静态链接的指令是：gcc -static file.c -o file对于一些没有动态库的嵌入式系统，这是常用的。

一般要想通过一条指令生成可执行文件的指令是：   gcc file.c  -o  file

   资料：这里面说到了很多关于gcc的使用的问题，我提供一个gcc的学习资料，个人觉得还不错，也不长，就是一个txt文档，很全面。资源下载地址http://download.csdn.net/detail/qq418674358/6041183   Ps：嘿嘿，设了一个下载积分，因为真的是没分用了！希望大家见谅哈！

 

2.c语言中的预处理指令：#define、#undef(撤销已定义过的宏名)、#include、#if、#else、#elif、#endif、#ifdef、#ifndef、#line、#error、#pragma。还有一些ANSI标准C定义的宏：__LINE__、__FILE__、__DATA__、__TIME__、__STDC__。这样使用printf("%s\n",__TIME__);     printf(__DATE__);

一个#undef的例子：

[cpp] view plaincopy

1. #include <stdio.h>  
2. #include <stdlib.h>  
3. #include <string.h>  
4.   
5.   
6. #define X 2  
7. #define Y X*2  
8. #undef X  
9. #define X 3  
10.   
11.   
12. int main()  
13. {  
14.     printf("%d\n",Y);  
15.     return 0;  
16. }  

这个输出的是6，说明了#undef的作用

3.宏定义字符串的时候：应该是 #define HELLO "hello world"  记住是双引号。还有就是一切宏都是不能有分号的，这个一定要切忌！！！

4.宏与函数的比较：

   a.宏表达式在预编译期被处理，编译器不知道有宏表达式存在

   b.宏表达式没有任何的"调用"开销

   c.宏表达式中不能出现递归定义

5.为什么不在头文件中定义全局变量：

如果一个全局变量，想要在两个文件中，同时使用，那这两个文件中都应该#include这个头文件，这样的话就会出现重复定义的问题。其实是重名的问题，因为#include是分别在两个文件中展开的，试想一下，如果在两个文件中的开始部分，都写上int  a = 10;  是不是也会报错。可能你会说那个#ifndef不是防止重复定义吗？是的 ，那是防止在同一个文件中，同时出现两次这个头文件。现在是两个文件中，所以都要展开的。全局变量就重名了！！！所以 对于全局变量，最好是定义在.c文件中，不要定义在头文件中。

6.#pargma pack 设置字符对齐，看后面一节专门写字符对齐问题的！！！

7.#运算符（转换成字符串）：

    假如你希望在字符串中包含宏参数，那我们就用#号，它把语言符号转换成字符串。

    #define SQR(x) printf("the "#x"lait %d\n",((x)*(x)));
    SQR(8)
    输出结果是：the 8 lait 64   这个#号必须使用在带参宏中

有个小例子：

[cpp] view plaincopy

1. #include <stdio.h>  
2. #include <stdlib.h>  
3. #include <string.h>  
4. /*在字符串中  加入宏参用的*/  
5. #define SCAN(N,String) scanf("%"#N"s",String);  //N是截取的个数  String是存储的字符串   
6. int main()  
7. {  
8.     char dd[256];  
9.     SCAN(3,dd) //记得没有分号哈  自定义 任意格式输入的scanf  截取输入的前三个   
10.     printf("%s\n",dd);  
11.     return 1;  
12. }  

8.##运算符（粘合剂）

    一般用于粘贴两个东西，一般是用作在给变量或函数命名的时候使用。如#define XNAME(n) x##n

    XNAME(8)为8n   这个##号可以使用在带参宏或无参宏中

下面是一个##运算符的小例子，代码如下：

[cpp] view plaincopy

1. #include <stdio.h>  
2. #include <stdlib.h>  
3. #include <string.h>  
4.   
5. #define BL1 bb##ll##1  
6.   
7. #define BL(N) bbll##N  
8. int main()  
9. {  
10.     int BL1=10;  
11.   
12.     int BL(4)=15;  
13.     printf("%d\n",bbll1);  
14.       
15.     printf("%d\n",bbll4);  
16.     return 1;  
17. }  

注意：#号和##号都必须只能在宏定义中使用，不能使用在其他地方
9.其实预编译这块还有一些，不常用到的预编译指令，也是盲点，但是不难理解，用到的时候查查就好。比如说#line、#error、#warning等。

 

注：以下所用环境皆为VS2005， 由于本人编程能力及表达能力有限， 大家有看不懂的地方可以多看几遍，有错误地方请一定指出  

 

这里首先说明下几点基础知识， 相信大部分人对于以下几点大部分都已经知道了， 你也可以直接跳到最后部分看#ifndef#define#endif的真正作用

  1.预编译阶段把所有#include ”***.h“ （“”与<>的区别这里就不说了）用***.h的内容来替换了， 所以之后就没有.h了所有.h的内容都已经包含进了需要它们的.cpp中（注：该步个人认为是发生在预编译阶段） 

  2.生成最后的exe文件是由编译、链接两步完成的， 编译是源代码生成obj二进制目标文件的过程， 注意一个源代码文件（指.cpp, 而非.h， .h已经被包含进.cpp中了）生成一个obj文件， 在VS2005中单独编译一个obj的方法是选中该.cpp文件ctrl+f7, 文章中以下所说的编译皆按该方法执行而非F7, 由于编译是独立的， 所以在两个独立的编译单元里是可以有重名的函数的， 例如a.cpp中可以有一个void fun(); b.cpp中可同时有一个void fun(); 这点十分重要， 大家可以试一下并且理解清楚

  3.编译期间， 我们只要声明了的东西就能使用， 而无需它的定义， 声明可以重复， extern在编译时是告诉该编译单元该变量的定义在别的编译单元里， 相当于声明， 链接时， 定义在整个程序中有且仅有一份，  例如如下代码， 编译可通过， 但链接时失败

[cpp] view plaincopy

1. extern int a;  
2. //extern double a;//错误， a只能有一个类型  
3. extern int a;  
4. extern void fun1(int a, int b);  
5. extern void fun1(int a, int b);  
6. extern void fun1(int a, int b, int c);//函数重载  
7. void fun2();  
8. void fun2(int a);//函数重载  
9. void fun2()  
10. {  
11. }  
12. int main()  
13. {  
14.     a = 100;  
15.     fun1(200, 300);  
16.     fun2();  
17.     fun2(100);  
18.     return 0;  
19. }  
20. void fun2();  

 

 

 

  4.我们从语法上来分析下#ifndef#define#endif(这点相信地球人都知道了)

[cpp] view plaincopy

1. //-----a.h-----  
2. #ifndef A_H_  
3. #define A_H_  
4. void fun();  
5. #endif  

 

预编译阶段， 当第一次执行该段代码（即#include "a.h"，参见第一条）时， 由于我们并没有宏定义A_H_， 所以会执行#define A_H_以及void fun()两条语句， 第二次执行该段代码时因为#ifndef A_H_为假就直接走到#endif后面也就等于该次#include "a.h"什么也没做了

 

总结：

好了， 下面就我们以上所学的知识来总结一下， 来纠正大家一直以来对#ifndef#define#endif的误解

当我们一个简单的project中有三个文件main.cpp, a.cpp, a.h，而 main.cpp 和a.cpp分别包含了a.h，在编译阶段， 两个编译单元是都会分别包含a.h的， 即使他们使用了#ifndef#define#endif， 这也是为什么当a.h被多个文件包含时我们不允许在a.h中定义变量及函数的原因， 因为在链接阶段会出现重定义。 但是在a.h中定义一个static变量却是允许的， 因为static变量是模块性作用域， 就这个例子来说， 若我们在a.h中写static int sss = 0;那么main.cpp与a.cpp使用的sss将为2个独立的sss.

那么是否#ifndef#define#endif就没用了呢， 大家可以想想， 当我们a.cpp中写了多个#include "a.h"时， 如果我们使用了#ifndef#define#endif那么预编译阶段就只会包含一个a.h中的内容到a.cpp中， 你也许会说， 有谁会傻到在a.cpp中写多个#include "a.h"呢， 那么请考虑稍微复杂点的情况， 当我们main.cpp中包含了a.h和b.h， 而a.h中我们又包含了b.h， 那么如果我们使用了#ifndef#define#endif则main.obj只会包含一份b.h