C语言宏条件编译详解

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修订时间：
V1.0：2016年5月14日 星期六 下午9:54

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参考文献

1.http://www.125135.com/121002.htm(和下面一样建议看下面的)
2.https://onevcat.com/2014/01/black-magic-in-macro/
3.http://www.picavr.com/news/2009-08/1064.htm

程序设计语言的预处理的概念：在编译之前进行的处理。 C语言的预处理主要有三个方面的内容：
1.宏定义；
2.文件包含；
3.条件编译。
预处理命令以符号“#”开头。

关于宏：

特点：发生在编译阶段的故事
为什么要用宏：为了编译优化和方便、跨平台的需要

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。下面是部分预处理指令：
指令 用途
# 空指令，无任何效果
＃i nclude 包含一个源代码文件
#define 定义宏
#undef 取消已定义的宏
#if 如果给定条件为真，则编译下面代码
#ifdef 如果宏已经定义，则编译下面代码
#ifndef 如果宏没有定义，则编译下面代码
#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

一、文件包含

＃i nclude预处理指令的作用是在指令处展开被包含的文件。包含可以是多重的，也就是说一个被包含的文件中还可以包含其他文件。标准C编译器至少支持八重嵌套包含。 预处理过程不检查在转换单元中是否已经包含了某个文件并阻止对它的多次包含。这样就可以在多次包含同一个头文件时，通过给定编译时的条件来达到不同的效果。例如：     #define AAA     ＃i nclude "t.c"     #undef AAA     ＃i nclude "t.c" 为了避免那些只能包含一次的头文件被多次包含，可以在头文件中用编译时条件来进行控制。例如：     /*my.h*/     #ifndef MY_H     #define MY_H       ……     #endif 在程序中包含头文件有两种格式：     ＃i nclude <my.h>     ＃i nclude "my.h"  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。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。 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。 

二、宏

宏定义了一个代表特定内容的标识符。预处理过程会把源代码中出现的宏标识符替换成宏定义时的值。宏最常见的用法是定义代表某个值的全局符号。宏的第二种用法是定义带参数的宏，这样的宏可以象函数一样被调用，但它是在调用语句处展开宏，并用调用时的实际参数来代替定义中的形式参数。 1.#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 10         int 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"#n         main()         {            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##c         main()         {             printf("%d\n",NUM(1,2,3));             printf("%s\n",STR("aa","bb","cc"));         }     最后程序的输出为:              123              aabbcc     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。 

补充：其他预处理命令(很偏得知识，了解即可)

1．预定义的宏名

   ANSI C标准预定义了五个宏名，每个宏名的前后均有两个下画线，避免与程序员定义相同的宏名(一般都不会定义前后有两个下划线的宏)。这5个宏名如下：

● DATE:当前源程序的创建日期。
● FILE:当前源程序的文件名称(包括盘符和路径)。
● LINE:当前被编译代码的行号。
● STDC:返回编译器是否位标准C,若其值为1表示符合标准C，否则不是标准C.
● TIME:当前源程序的创建时间。
Eg:

#include<stdio.h>int main(){   int j;   printf("日期：%s\n",__DATE__);   printf("时间：%s\n",__TIME__);   printf("文件名：%s\n",__FILE__);   printf("这是第%d行代码\n",__LINE__);   printf("本编译器%s标准C\n",(__STDC__)?"符合":"不符合")；   return 0;}

2．重置行号和文件名命令————#line

使用LINE预定义宏名赈灾编译的程序行号。使用#line命令可改变预定义宏LINE与FILE的内容，该命令的基本形如下：
#line number[“filename”]
其中的数字为一个正整数，可选的文件名为有效文件标识符。行号为源代码中当前行号，文件名为源文件的名字。命令为#line主要用于调试以及其他特殊应用。
Eg:

1：#include<stdio.h>2：#include<stdlib.h>4：#line 10006：int main()7：{8：    printf("当前行号：%d\n",__LINE__);9：    return 0;10：}

在以上程序中，在第4行中使用#line定义的行号为从1000开始(不包括#line这行)。所以第5行的编号将为1000，第6行为1001，第7行为1002，第8行为1003.

3．修改编译器设置命令 ————#pragma

#pragma命令的作用是设定编译器的状态，或者指示编译器完全一些特定的动作。#pragma命令对每个编译器给出了一个方法，在保持与C语言完全兼容的情况下，给出主机或者操作系统专有的特征。其格式一般为：#pragma Para其中，Para为参数，可使用的参数很多，下面列出常用的参数：Message参数，该参数能够在编译信息输出窗口中输出对应的信息，这对于源代码信息的控制是非常重要的，其使用方法是：#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显示出来。另外一个使用比较多得pragma参数是code_seg.格式如：#pragma code_seg([“section_name”[,section_class]])它能够设置程序中函数代码存放的代码段，在开发驱动程序的时候就会使用到它。参数once，可保证头文件被编译一次，其格式为：#pragma once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。

4．产生错误信息命令 ————#error

#error命令强制编译器停止编译，并输出一个错误信息，主要用于程序调试。其使用如下：#error 信息错误注意，错误信息不用双括号括起来。当遇到#error命令时，错误信息将显示出来。例如，以下编译预处理器命令判断预定义宏__STDC__,如果其值不为1，则显示一个错误信息，提示程序员该编译器不支持ANSI C标准。#if __STDC__!=1   #error NOT ANSI C    #endif

三、条件编译指令

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。 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 0         main()         {             #if DEBUG                 printf("Debugging\n");             #endif                 printf("Running\n");         }     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 DEBUG     main()     {         #ifdef DEBUG             printf("yes\n");         #endif         #ifndef DEBUG             printf("no\n");         #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 DEBUG     main()     {         #ifdef DEBUG             printf("Debugging\n");         #else             printf("Not debugging\n");         #endif             printf("Running\n");    } 5.#elif指令     #elif预处理指令综合了#else和#if指令的作用。     #define TWO     main()     {         #ifdef ONE             printf("1\n");         #elif defined TWO             printf("2\n");         #else             printf("3\n");         #endif     }     程序很好理解，最后输出结果是2。 6.其他一些标准指令     #error指令将使编译器显示一条错误信息，然后停止编译。     #line指令可以改变编译器用来指出警告和错误信息的文件号和行号。     #pragma指令没有正式的定义。编译器可以自定义其用途。典型的用法是禁止或允许某些烦人的警告信息。