黑马程序员-C语言基础知识-预处理

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预处理指令简介

预处理功能是C语言特有的功能，可以使用预处理和具有预处理功能是C语言和其他高级语言的区别之一。预处理程序包含许多有用的功能，如宏定义、条件编译等，使用预处理功能便于程序的修改、阅读、移植和调试，也便于实现模块化程序设计。
一、
C语言在对源程序进行编译之前，会先对一些特殊的预处理指令作解释(比如之前使用的#include文件包含指令)，产生一个新的源程序(这个过程称为编译预处理)，之后再进行通常的编译。
二、
为了区分预处理指令和一般的C语句，所有预处理指令都以符号”#”开头，并且结尾不用分号。
三、
预处理指令可以出现在程序的任何位置，它的作用范围是从它出现的位置到文件尾。习惯上我们尽可能将预处理指令写在源程序开头，这种情况下，它的作用范围就是整个源程序文件。
四、
C语言提供的预处理指令主要有：宏定义、文件包含、条件编译。

宏定义

宏定义指令#define用来定义一个标识符和一个字符串，以这个标识符来代表这个字符串，在程序中每次遇到该标识符时就用所定义的字符串替换它。宏定义的作用相当于给指定的字符串起一个别名。
一、
不带参数的宏定义：
它的一半定义形式如下：

#define 宏名 字符串

宏名是一个标识符，必须符合C语言标识符的规定。字符串可以是常数、表达式、格式字符串等。
不带参数的宏定义常用来定义常量。
示例1：

#include <stdio.h>#define PI 3.14//宏定义圆周率PI为3.14int main(){    float g, r = 2;    g = 2 * PI * r;//计算周长    printf("周长为：%f\n", g);    return 0;}

示例1的运行结果是：周长为：12.560000
1. 对括号内用双引号括起来的字符串不做宏的替换。
示例2：

#include <stdio.h>#define d 5int main(){    char *s = "and";    printf("%s\n", s);    return 0;}

示例2的运行结果是：and
2. 在编译预处理用字符串替换宏名时，不作语法检查，只是简单的字符串替换。只有在编译的时候才对已经展开宏名的源程序进行语法检查。
示例3：

#include <stdio.h>#define I 100int main (){    int i[3] = I;    return 0;}

示例3在在做编译预处理的时候，不管语法对不对，第5行的I都会被替换为100。不过在编译的时候就会报第5行的错：

1.c:5:9: error: array initializer must be an initializer list or wide string      literal    int i[3] = I;        ^

3. 宏名的有效范围是从定义位置到文件结束。如果需要终止宏定义的作用域，可以用#undef命令。比如：

#define PI 3.14/*   3 .   4 .   5 .   6 .   7 */#undef PI

PI这个宏在第1行到第8行之间是有效的，第8行后就无效了。
4. 定义一个宏时可以引用已经定义的宏名。比如：

#define R  3.0#define PI 3.14#define L  2*PI*R#define S  PI*R*R

5. 宏定义用于预处理命令，它不同于定义的变量，只做字符替换，不分配内存空间。
二、
带参数的宏定义：
带参数的宏定义不是简单的字符串替换，还要进行参数替换。一般形式如下：

#define 宏名（参数表） 字符串

示例4：

#include <stdio.h>#define average(a, b) (a+b)/2int main (){    int a = average(10, 4);    printf("平均值：%d\n", a);    return 0;}

示例4的运行结果是：平均值：7
1. 宏名和参数列表之间不能有空格，否则空格后面的所有字符串都作为替换的字符串。比如在示例4中在宏名和参数列表之间加空格：

#include <stdio.h>#define average(a, b) (a+b)/2int main (){    int a = average(10, 4);    printf("平均值：%d\n", a);    return 0;}

第5行会变成这样：int a = (a, b) (a+b)/2(10, 4); 这个编译时是肯定不能通过的。
2. 带参数的宏在展开时，只作简单的字符和参数的替换，不进行任何计算操作。所以在定义宏时，一般用一个小括号括住字符串的参数。
示例5：

#include <stdio.h>#define D(a) 2*aint main (){    int b = D(3+4);//这里将被替换成2*3+4    printf("%d", b);    return 0;}

示例5展示了如果字符串的参数不加（）会出现与预计不同的结果，示例5的运行结果是：10
3. 计算结果做好也用小括号括住。
示例6：

#include <stdio.h>#define Pow(a) (a) * (a)int main(){    int b = Pow(10) / Pow(2);//这里将被替换成（10）*（10）/(2)*(2)    printf("%d", b);    return 0;}

示例6的运行结果是：100
如果将整个字符串用括号括住那么结果才会是预期效果。

#include <stdio.h>#define Pow(a) （(a) * (a)）int main(){    int b = Pow(10) / Pow(2);/*这里将被替换成（（10）*（10））/（(2)*(2)）*/    printf("%d", b);    return 0;}

这样运行结果会是：25
4. 与函数的区别：从整个使用过程可以发现，带参数的宏定义，在源程序中出现的形式与函数很像。但是两者是有本质区别的。
1> 宏定义不涉及存储空间的分配、参数类型匹配、参数传递、返回值问题。
2> 函数调用在程序运行时执行，而宏替换只在编译预处理阶段进行。所以带参数的宏比函数具有更高的执行效率。

条件编译

预处理器提供了条件编译功能，一般情况下，源程序中所有的行都参加编译，但是有时希望只对其中一部分内容在满足一定条件时才进行编译，这时就需要使用到一些条件编译命令。使用条件编译可方便地处理程序的调试版本和正式版本，同时还会增强程序的可移植性。
一、
基本用法:

 #if 条件1  ...code1... #elif 条件2  ...code2... #else  ...code3... #endif

1. 如果条件1成立，那么编译器就会把#if 与 #elif之间的code1代码编译进去。
2. 如果条件1不成立、条件2成立，那么编译器就会把#elif 与 #else之间的code2代码编译进去。
3. 如果条件1、2都不成立，那么编译器就会把#else 与 #endif之间的code3编译进去。
4. 条件编译结束后，一定要在最后面加一个#endif。
5. #if 和 #elif后面的条件一般是判断宏定义而不是判断变量，因为条件编译是在编译之前做的判断，宏定义也是编译之前定义的，而变量是在运行时才产生的、才有使用的意义。
示例7：

#include <stdio.h>#define MAX 11int main (){    #if MAX == 0        printf("MAX是0\n");    #elif MAX > 0        printf("MAX大于0\n");    #else        printf("MAX小于0\n");    #endif        return 0;}

示例7的运行结果是：MAX大于0
二、
其它用法：
1. #if defined()和#if !defined()的用法
#if 和 #elif后面的条件不仅仅可以用来判断宏的值，还可以判断是否定义过某个宏。比如：

#if defined(MAX)   ...code...#endif

如果前面已经定义过MAX这个宏，就将code编译进去。它不会管MAX的值是多少，只要定义过MAX，条件就成立。条件也可以取反：

#if ！defined(MAX)   ...code...#endif

如果前面没有定义过MAX这个宏，就将code编译进去。
2. #ifdef和#ifndef的使用：
#ifdef的使用和#if defined()的用法基本一致：

 #ifdef MAX ...code... #endif

如果MAX这个宏定义了就将code编译进去。
3. #ifndef又和#if !defined()的用法基本一致:

 #ifndef MAX ...code... #endif

如果MAX这个宏没有定义就将code编译进去。

#include指令

一、
在一个源文件中使用#include指令可以讲另一个源文件的全部内容包含进来，也就是将另外的文件包含到本文件之中。#include使编译程序将另一源文件嵌入带有#include的源文件，被读入的源文件必须用双引号或尖括号括起来。

#include "stdio.h"#include <stdio.h>

二、
通常情况下，如果为调用库函数用#include命令来包含相关的头文件，则用尖括号可以节省查找的时间。如果要包含的是用户自己编写的文件，一般用双引号，用户自己编写的文件通常是在当前目录中。如果文件不在当前目录中，双引号可给出文件路径。
三、
一般情况下将如下内容放到.h文件中：

宏定义结构、联合和枚举声明typedef声明外部函数声明全局变量声明

四、
“文件包含”有几点需要注意：
1. 一个#include命令只能指定一个被包含的文件。
2. 文件包含是可以嵌套的，即在一个被包含文件中还可以包含另一个被包含文件。
3. 若file1.c中包含文件file2.h，那么在预编译后就成为一个文件而不是两个文件，这是如果file2.h文件中有全局静态变量，则该全局变量在file1.c文件中也有效，这时不需要再用extern声明。