C语言几个预编译指令的用法

1、预处理的由来

在C++的历史发展中，有很多的语言特征（特别是语言的晦涩之处）来自于C语言，预处理就是其中的一个。C++从C语言那里把C语言预处理器继承过来（C语言预处理器，被Bjarne博士简称为Cpp，不知道是不是C Program Preprocessor的简称）。

预处理过程扫描源代码，对其进行初步的转换，产生新的源代码提供给编译器。可见预处理过程先于编译器对源代码进行处理。

在C语言中，并没有任何内在的机制来完成如下一些功能：在编译时包含其他源文件、定义宏、根据条件决定编译时是否包含某些代码。要完成这些工作，就需要使用预处理程序。尽管在目前绝大多数编译器都包含了预处理程序，但通常认为它们是独立于编译器的。预处理过程读入源代码，检查包含预处理指令的语句和宏定义，并对源代码进行响应的转换。预处理过程还会删除程序中的注释和多余的空白字符。

预处理指令是以#号开头的代码行。#号必须是该行除了任何空白字符外的第一个字符。#后是指令关键字，在关键字和#号之间允许存在任意个数的空白字符。整行语句构成了一条预处理指令，该指令将在编译器进行编译之前对源代码做某些转换。

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2、常用预处理归纳

预处理器的主要作用就是把通过预处理的内建功能对一个资源进行等价替换，最常见的预处理有：文件包含，条件编译、布局控制和宏替换4种。

• 文件包含
  #include 是一种最为常见的预处理，主要是做为文件的引用组合源程序正文。

• 条件编译
  #if,#ifndef,#ifdef,#endif,#undef等也是比较常见的预处理，主要是进行编译时进行有选择的挑选，注释掉一些指定的代码，以达到版本控制、防止对文件重复包含的功能。

• 布局控制
  #progma，这也是我们应用预处理的一个重要方面，主要功能是为编译程序提供非常规的控制流信息。

• 宏替换
  #define，这是最常见的用法，它可以定义符号常量、函数功能、重新命名、字符串的拼接等各种功能。

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3、常见预处理指令

指令 用途 # 空指令，无任何效果 #include 包含一个源代码文件 #define 定义宏 #undef 未定义宏 #if 如果给定条件为真，则编译下面代码 #ifdef 如果宏被定义，则编译下面代码 #ifndef 如果宏未被定义，则编译下面的代码 #elif 如果前面的#if给定条件不为真，当前条件为真，则编译下面代码 #endif 结束一个#if…#else条件编译块 #error 停止编译并显示错误信息 #line 改变编译器用来指出警告和错误信息的文件号和行号 #pragma 为编译程序提供非常规的控制流信息

举例

#directive tokens

# 符号应该是这一行的第一个非空字符，一般我们把它放在起始位置。如果指令一行放不下，可以通过\进行控制，例如：

#define Error if(error) exit(1) 

等价于

#define Error \if(error) exit(1)

不过我们为了美化起见，一般都不怎么这么用，更常见的方式如下：

# ifdef __BORLANDC__     if_true<(is_convertible<Value,named_template_param_base>::value)>::    template then<make_named_arg, make_key_value>::type Make;# else    enum { is_named = is_named_parameter<Value>::value };    typedef typename if_true<(is_named)>::template    then<make_named_arg, make_key_value>::type Make;# endif

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4、常见指令详解

1、#define

命令#define定义了一个标识符及一个串。在源程序中每次遇到该标识符时，均以定义的串代换它。ANSI标准将标识符定义为宏名，将替换过程称为宏替换。命令的一般形式为：

#define identifier string

• 该语句没有分号。在标识符和串之间可以有任意个空格，串一旦开始，仅由一新行结束。
• 宏名定义后，即可成为其它宏名定义中的一部分。
• 宏替换仅仅是以文本串代替宏标识符，前提是宏标识符必须独立的识别出来，否则不进行替换。例如：

#define XYZ this is a tes

• 使用宏printf(“XYZ”)；//该段不打印”this is a test”而打印”XYZ”。因为预编译器识别出的是”XYZ”
• 如果串长于一行，可以在该行末尾用一反斜杠’\’续行。

#defineLONG_STRING"this is a very long\string that is used as an example"

• C语言程序普遍使用大写字母定义标识符。
• 用宏代换代替实在的函数的一大好处是宏替换增加了代码的速度，因为不存在函数调用的开销。但增加速度也有代价：由于重复编码而增加了程序长度。

1.无参数#define指令

#define预处理指令是用来定义宏的。该指令最简单的格式是：首先神明一个标识符，然后给出这个标识符代表的代码。在后面的源代码中，就用这些代码来替代该标识符。这种宏把程序中要用到的一些全局值提取出来，赋给一些记忆标识符。

#define MAX_NUM 10int array[MAX_NUM];for(i=0;i<MAX_NUM;i++)  

在这个例子中，对于阅读该程序的人来说，符号MAX_NUM就有特定的含义，它代表的值给出了数组所能容纳的最大元素数目。程序中可以多次使用这个值。作为一种约定，习惯上总是全部用大写字母来定义宏，这样易于把程序红的宏标识符和一般变量标识符区别开来。如果想要改变数组的大小，只需要更改宏定义并重新编译程序即可。

宏表示的值可以是一个常量表达式，其中允许包括前面已经定义的宏标识符。例如:

#define ONE 1#define TWO 2#define THREE (ONE+TWO)

注意上面的宏定义使用了括号。尽管它们并不是必须的。但出于谨慎考虑，还是应该加上括号的。例如：

six=THREE*TWO;

预处理过程把上面的一行代码转换成：

six=(ONE+TWO)*TWO;

如果没有那个括号，就转换成six=ONE+TWO*TWO;了。
宏还可以代表一个字符串常量，例如：

#define VERSION "Version 1.0 Copyright(c) 2003"

2.带参数的#define指令

带参数的宏和函数调用看起来有些相似。看一个例子：

#define Cube(x) (x)*(x)*(x)

可以时任何数字表达式甚至函数调用来代替参数x。这里再次提醒大家注意括号的使用。宏展开后完全包含在一对括号中，而且参数也包含在括号中，这样就保证了宏和参数的完整性。看一个用法：

int num=8+2;volume=Cube(num);展开后为(8+2)*8+2)*(8+2);如果没有那些括号就变为8+2*8+2*8+2了。

下面的用法是不安全的：

volume=Cube(num++);

如果Cube是一个函数，上面的写法是可以理解的。但是，因为Cube是一个宏，所以会产生副作用。这里的擦书不是简单的表达式，它们将产生意想不到的结果。它们展开后是这样的：

volume=(num++)*(num++)*(num++);很显然，结果是10*11*12,而不是10*10*10;

那么怎样安全的使用Cube宏呢？必须把可能产生副作用的操作移到宏调用的外面进行：

int num=8+2;volume=Cube(num);num++;

3.#运算符

出现在宏定义中的#运算符把跟在其后的参数转换成一个字符串。有时把这种用法的#称为字符串化运算符。例如：

#define PASTE(n) "adhfkj"#nmain(){    printf("%s\n",PASTE(15));}

宏定义中的#运算符告诉预处理程序，把源代码中任何传递给该宏的参数转换成一个字符串。所以输出应该是adhfkj15。

4.##运算符

##运算符用于把参数连接到一起。预处理程序把出现在##两侧的参数合并成一个符号。看下面的例子：

#define NUM(a,b,c) a##b##c#define STR(a,b,c) a##b##cmain(){    printf("%d\n",NUM(1,2,3));    printf("%s\n",STR("aa","bb","cc"));}

最后程序的输出为:

123aabbcc

千万别担心，除非需要或者宏的用法恰好和手头的工作相关，否则很少有程序员会知道##运算符。绝大多数程序员从来没用过它。

2、条件编译命令

条件编译指令将决定那些代码被编译，而哪些是不被编译的。可以根据表达式的值或者某个特定的宏是否被定义来确定编译条件。可以禁止编译代码的某一部分。

1.#if指令

#if指令检测跟在制造另关键字后的常量表达式。如果表达式为真，则编译后面的代码，知道出现#else、#elif或#endif为止；否则就不编译。

2.#endif指令

#endif用于终止#if预处理指令。

#define DEBUG 0main(){    #if DEBUG        printf("Debuggingn");    #endif        printf("Runningn");}

由于程序定义DEBUG宏代表0，所以#if条件为假，不编译后面的代码直到#endif，所以程序直接输出Running。
如果去掉#define语句，效果是一样的。

3.#ifdef和#ifndef

#define DEBUGmain(){    #ifdef DEBUG        printf("yesn");    #endif    #ifndef DEBUG        printf("non");    #endif}#if defined等价于#ifdef; #if !defined等价于#ifndef

4.#else指令

#else指令用于某个#if指令之后，当前面的#if指令的条件不为真时，就编译#else后面的代码。#endif指令将中指上面的条件块。

#define DEBUGmain(){    #ifdef DEBUG        printf("Debuggingn");    #else        printf("Not debuggingn");    #endif        printf("Runningn");}

5.#elif指令

#elif预处理指令综合了#else和#if指令的作用。

#define TWOmain(){    #ifdef ONE        printf("1");    #elif defined TWO        printf("2");    #else        printf("3");    #endif}

程序很好理解，最后输出结果是2。

5.#undef指令

取消其后那个前面已定义过有宏名定义。一般形式为：

#undef macroname

6.#line指令

改变__LINE__与__FILE__的内容，它们是在编译程序中预先定义的标识符。命令的基本形式如下：

#line number["filename"]

其中的数字为任何正整数，可选的文件名为任意有效文件标识符。行号为源程序中当前行号，文件名为源文件的名字。命令#line主要用于调试及其它特殊应用。注意：在#line后面的数字标识从下一行开始的数字标识。

#line 100 "jia"    cout<<"#line change line and filename!"<    cout<<__LINE__<    cout<<__FILE__<

3、#error

命令#error强迫编译程序停止编译，主要用于程序调试。

#error指令使预处理器发出一条错误消息，该消息包含指令中的文本.这条指令的目的就是在程序崩溃之前能够给出一定的信息。

4、#include

命令＃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。例如：

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

这两行代码均使用C编译程序读入并编译用于处理磁盘文件库的子程序。将文件嵌入＃include命令中的文件内是可行的，这种方式称为嵌套的嵌入文件，嵌套层次依赖于具体实现。

采用两种不同包含格式的理由在于，编译器是安装在公共子目录下的，而被编译的应用程序是在它们自己的私有子目录下的。一个应用程序既包含编译器提供的公共头文件，也包含自定义的私有头文件。采用两种不同的包含格式使得编译器能够在很多头文件中区别出一组公共的头文件。

• 第一种方法是用尖括号把头文件括起来。这种格式告诉预处理程序在编译器自带的或外部库的头文件中搜索被包含的头文件。（即：如果没有显式路径名且文件名被尖括号括起来，则首先在编译命令行中的目录内检索。如果文件没找到，则检索标准目录，不检索当前工作目录。）

• 第二种方法是用双引号把头文件括起来。这种格式告诉预处理程序在当前被编译的应用程序的源代码文件中搜索被包含的头文件，如果找不到，再搜索编译器自带的头文件。（即：如果显式路径名为文件标识符的一部分，则仅在那些子目录中搜索被嵌入文件。否则，如果文件名用双引号括起来，则首先检索当前工作目录。如果未发现文件，则在命令行中说明的所有目录中搜索。如果仍未发现文件，则搜索实现时定义的标准目录。）

注意

#include <iostream>          //标准库头文件#include <iostream.h>        //旧式的标准库头文件#include "IO.h"              //用户自定义的头文件#include "../file.h"         //UNIX下的父目录下的头文件#include "/usr/local/file.h" //UNIX下的完整路径#include "..\file.h"         //Dos下的父目录下的头文件#include "\usr\local\file.h" //Dos下的完整路径

1、我们用<iostream>还是<iostream.h>?
我们主张使用<iostream>，而不是<iostream.h>,为什么呢？首先，.h格式的头文件早在98年9月份就被标准委员会抛弃了，我们应该紧跟标准，以适合时代的发展。其次，iostream.h只支持窄字符集，iostream则支持窄/宽字符集。
还有，标准对iostream作了很多的改动，接口和实现都有了变化。最后，iostream组件全部放入namespace std中，防止了名字污染。
2、<io.h>和"io.h"的区别？
其实他们唯一的区别就是搜索路径不同：
对于#include<io.h>，编译器从标准库路径开始搜索
对于#include"io.h"，编译器从用户的工作路径开始搜索

4、#pragma

命令#pragma 为实现时定义的命令，它允许向编译程序传送各种指令。
#pragma的作用是设定编译器的状态或者是指示编译器完成一些特定的动作。
#pragma指令对每个编译器给出了一个方法,在保持与C和C++语言完全兼容的情况下,给出主机或操作系统专有的特征。依据定义,编译指示是机器或操作系统专有的,且对于每个编译器都是不同的。

其格式一般为: #Pragma Para

• message 参数
  Message 参数能够在编译信息输出窗口中输出相应的信息，这对于源代码信息的控制是非常重要的。其使用方法为：

#pragma message(“消息文本”)当编译器遇到这条指令时就在编译输出窗口中将消息文本打印出来。当我们在程序中定义了许多宏来控制源代码版本的时候，我们自己有可能都会忘记有没有正确的设置这些宏，此时我们可以用这条指令在编译的时候就进行检查。假设我们希望判断自己有没有在源代码的什么地方定义了_X86这个宏可以用下面的方法

#ifdef _X86#pragma message(“_X86 macro activated!”)#endif当我们定义了_X86这个宏以后，应用程序在编译时就会在编译输出窗口里显示“_X86 macro activated!”。我们就不会因为不记得自己定义的一些特定的宏而抓耳挠腮了。

• code_seg 参数
  它能够设置程序中函数代码存放的代码段，当我们开发驱动程序的时候就会使用到它。

#pragma code_seg( ["section-name"[,"section-class"] ] )

• #pragma once （比较常用）
  只要在头文件的最开始加入这条指令就能够保证头文件被编译一次。这条指令实际上在VC6中就已经有了，但是考虑到兼容性并没有太多的使用它。

• #pragma hdrstop
  表示预编译头文件到此为止，后面的头文件不进行预编译。BCB可以预编译头文件以加快链接的速度，但如果所有头文件都进行预编译又可能占太多磁盘空间，所以使用这个选项排除一些头文件。
  有时单元之间有依赖关系，比如单元A依赖单元B，所以单元B要先于单元A编译。你可以用#pragma startup指定编译优先级，如果使用了#pragma package(smart_init) ，BCB就会根据优先级的大小先后编译。

• #pragma resource “*.dfm”
  表示把.dfm文件中的资源加入工程。.dfm中包括窗体外观的定义。

• #pragma warning( disable : 4507 34; once : 4385; error : 164 )
  等价于：

#pragma warning(disable:4507 34) /* 不显示4507和34号警告信息。如果编译时总是出现4507号警告和34号警告,  而认为肯定不会有错误，可以使用这条指令。*/#pragma warning(once:4385) // 4385号警告信息仅报告一次#pragma warning(error:164) // 把164号警告信息作为一个错误。

同时这个pragma warning 也支持如下格式：#pragma warning( push [ ,n ] )#pragma warning( pop )

这里n代表一个警告等级(1---4)。#pragma warning( push )保存所有警告信息的现有的警告状态。#pragma warning( push, n)保存所有警告信息的现有的警告状态，并且把全局警告等级设定为n。#pragma warning( pop )向栈中弹出最后一个警告信息，在入栈和出栈之间所作的一切改动取消。例如：#pragma warning( push )#pragma warning( disable : 4705 )#pragma warning( disable : 4706 )#pragma warning( disable : 4707 )//.......#pragma warning( pop )在这段代码的最后，重新保存所有的警告信息(包括4705，4706和4707)。

• pragma comment(…)
  该指令将一个注释记录放入一个对象文件或可执行文件中。
  常用的lib关键字，可以帮我们连入一个库文件。

• pragma pack（n）
  指定结构体对齐方式。#pragma pack(n)来设定变量以n字节对齐方式。
  n 字节对齐就是说变量存放的起始地址的偏移量有两种情况：
  第一、如果n大于等于该变量所占用的字节数，那么偏移量必须满足默认的对齐方式，
  第二、如果n小于该变量的类型所占用的字节数，那么偏移量为n的倍数，不用满足默认的对齐方式。
  结构的总大小也有个约束条件，分下面两种情况：如果n大于所有成员变量类型所占用的字节数，那么结构的总大小必须为占用空间最大的变量占用的空间数的倍数； 否则必须为n的倍数。
  下面举例说明其用法。

#pragma pack(push)//保存对齐状态#pragma pack(4)//设定为4字节对齐struct test{char m1;double m4;int m3;};#pragma pack(pop)//恢复对齐状态为测试该功能，可以使用sizeof（）测试结构体的长度！