c::预处理

【预处理】
预处理语句是一些行首以＃开始的特殊语句，例如：＃include，＃define等就是预处理语句。在编译程序的编译过程中，进行其它编译处理(词法分析、语法分析、代码生成、优化和连接等)之前，先进行这些语句的分析处理。预处理语句使用的目的在于帮助程序员编写出易读、易改、易移植并便于调试的程序。预处理语句主要有三种：宏定义和宏替换、文件包含、条件编译。，

宏包含宏常量，宏函数，条件编译。
预处理语句的作用范围是从被定义语句开始直至被解除定义或是到包含它的文件结束为止均有效。宏只在compile-time之前用于编译预处理，因此程序中用#define定义的宏只在当前编译单元.c/cpp中可用。而由compiler支持的外部宏在工程中所有的编译单元中可用。
宏定义

　　在C语言源程序中允许用一个标识符来表示一个字符串，称为“宏”。被定义为“宏”的标识符称为“宏名”。在编译预处理时，对程序中所有出现的“宏名”，都用宏定义中的字符串去代换，这称为“宏代换”或“宏展开”。

　　宏定义是由源程序中的宏定义命令完成的。宏代换是由预处理程序自动完成的。在C语言中，“宏”分为有参数和无参数两种。下面分别讨论这两种“宏”的定义和调用。

无参宏定义

　　无参宏的宏名后不带参数。其定义的一般形式为： #define 标识符字符串其中的“#”表示这是一条预处理命令。凡是以“#”开头的均为预处理命令。“define”为宏定义命令。 “标识符”为所定义的宏名。“字符串”可以是常数、表达式、格式串等。在前面介绍过的符号常量的定义就是一种无参宏定义。此外，常对程序中反复使用的表达式进行宏定义。例如： # define M (y*y+3*y) 定义M表达式(y*y+3*y)。在编写源程序时，所有的(y*y+3*y)都可由M代替，而对源程序作编译时，将先由预处理程序进行宏代换，即用(y*y+3*y)表达式去置换所有的宏名M，然后再进行编译。
注意：
对于宏定义还要说明以下几点：

1. 宏定义是用宏名来表示一个字符串，在宏展开时又以该字符串取代宏名，这只是一种简单的代换，字符串中可以含任何字符，可以是常数，也可以是表达式，预处理程序对它不作任何检查。如有错误，只能在编译已被宏展开后的源程序时发现。

2. 宏定义不是说明或语句，在行末不必加分号，如加上分号则连分号也一起置换。

3. 宏定义必须写在函数之外，其作用域为宏定义命令起到源程序结束。如要终止其作用域可使用# undef命令，

4. 宏名在源程序中若用引号括起来，则预处理程序不对其作宏代换。

#define OK 100 main() {    printf("OK");     printf("\n"); }

上例中定义宏名OK表示100，但在printf语句中OK被引号括起来，因此不作宏代换。程序的运行结果为：OK这表示把“OK”当字符串处理。
5. 宏定义允许嵌套，在宏定义的字符串中可以使用已经定义的宏名。在宏展开时由预处理程序层层代换。例如：

#define PI 3.1415926 #define S PI*y*y /* PI是已定义的宏名*/

对语句： printf(“%f”,s);
在宏代换后变为：printf(“%f”,3.1415926*y*y);

1. 习惯上宏名用大写字母表示，以便于与变量区别。但也允许用小写字母。

2. 可用宏定义表示数据类型，使书写方便。例如： #define STU struct stu在程序中可用STU作变量说明：

STU body[5],*p;#define INTEGER int

宏定义只是简单的字符串代换，是在预处理完成的，而typedef是在编译时处理的，它不是作简单的代换，而是对类型说明符重新命名。被命名的标识符具有类型定义说明的不能。
8. 对“输出格式”作宏定义，可以减少书写麻烦。例9.3 中就采用了这种方法。

#define P printf #define D "%d\n" #define F "%f\n" main(){    int a=5, c=8, e=11;     float b=3.8, d=9.7, f=21.08;     P(D F,a,b);     P(D F,c,d);     P(D F,e,f); }

带参宏定义

　　C语言允许宏带有参数。在宏定义中的参数称为形式参数， 在宏调用中的参数称为实际参数。对带参数的宏，在调用中，不仅要宏展开， 而且要用实参去代换形参。

　　带参宏定义的一般形式为： #define 宏名(形参表) 字符串在字符串中含有各个形参。带参宏调用的一般形式为：宏名(实参表)；
例如：

#define M(y) y*y+3*y /*宏定义*/ k=M(5); /*宏调用*/ // 在宏调用时，用实参5去代替形参y， 经预处理宏展开后的语句为： k=5*5+3*5 #define MAX(a,b) (a>b)?a:b main(){    int x,y,max;    printf("input two numbers: ");    scanf("%d%d",&x,&y);    max=MAX(x,y);    printf("max=%d\n",max); }

上例程序的第一行进行带参宏定义，用宏名MAX表示条件表达式(a>b)?a:b，形参a,b均出现在条件表达式中。程序第七行max=MAX(x, y)为宏调用，实参x,y，将代换形参a,b。宏展开后该语句为： max=(x>y)?x:y;用于计算x,y中的大数。
对于带参的宏定义有以下问题需要说明：

1.带参宏定义中，宏名和形参表之间不能有空格出现。

　　例如把： #defineMAX(a,b) (a>b)?a:b写为： #define MAX (a,b) (a>b)?a:b 将被认为是无参宏定义，宏名MAX代表字符串(a,b)(a>b)?a:b。

　　宏展开时，宏调用语句：max=MAX(x,y);将变为：max=(a,b)(a>b)?a:b(x,y);这显然是错误的。

1. 在带参宏定义中，形式参数不分配内存单元，因此不必作类型定义。而宏调用中的实参有具体的值。要用它们去代换形参，因此必须作类型说明。这是与函数中的情况不同的。在函数中，形参和实参是两个不同的量，各有自己的作用域，调用时要把实参值赋予形参，进行“值传递”。而在带参宏中，只是符号代换，不存在值传递的问题。

2. 在宏定义中的形参是标识符，而宏调用中的实参可以是表达式。

#define SQ(y) (y)*(y) main(){    int a,sq;    printf("input a number: ");    scanf("%d",&a);    sq=SQ(a+1);    printf("sq=%d\n",sq); }

上例中第一行为宏定义，形参为y。程序第七行宏调用中实参为a+1，是一个表达式，在宏展开时，用a+1代换y，再用(y)(y) 代换SQ，得到如下语句：sq=(a+1)(a+1); 这与函数的调用是不同的，函数调用时要把实参表达式的值求出来再赋予形参。而宏代换中对实参表达式不作计算直接地照原样代换。

1. 在宏定义中，字符串内的形参通常要用括号括起来以避免出错。在上例中的宏定义中(y)*(y)表达式的y都用括号括起来，因此结果是正确的。如果去掉括号，把程序改为以下形式：

#define SQ(y) y*y main(){    int a,sq;    printf("input a number: ");    scanf("%d",&a);    sq=SQ(a+1);    printf("sq=%d\n",sq); }

运行结果为：inputa number:3

sq=7 同样输入3，但结果却是不一样的。问题在哪里呢?这是由于代换只作符号代换而不作其它处理而造成的。宏代换后将得到以下语句：sq=a+1*a+1; 由于a为3故sq的值为7。这显然与题意相违，因此参数两边的括号是不能少的。即使在参数两边加括号还是不够的，请看下面程序：

#define SQ(y) (y)*(y) main(){    int a,sq;    printf("input a number: ");    scanf("%d",&a);    sq=160/SQ(a+1);    printf("sq=%d\n",sq); }

本程序与前例相比，只把宏调用语句改为：sq=160/SQ(a+1); 运行本程序如输入值仍为3时，希望结果为10。但实际运行的结果如下：inputa number:3sq=160为什么会得这样的结果呢?分析宏调用语句，在宏代换之后变为：sq=160/(a+1)(a+1);a为3时，由于“/”和“”运算符优先级和结合性相同，则先作160/(3+1)得40，再作40*(3+1)最后得160。为了得到正确答案应在宏定义中的整个字符串外加括号，程序修改如下

#define SQ(y) ((y)*(y)) main(){    int a,sq;    printf("input a number: ");    scanf("%d",&a);    sq=160/SQ(a+1);    printf("sq=%d\n",sq); }

以上讨论说明，对于宏定义不仅应在参数两侧加括号，也应在整个字符串外加括号。

1. 带参的宏和带参函数很相似，但有本质上的不同，除上面已谈到的各点外，把同一表达式用函数处理与用宏处理两者的结果有可能是不同的。

main(){    int i=1;    while(i<=5)        printf("%d\n",SQ(i++)); } SQ(int y) {    return((y)*(y)); }#define SQ(y) ((y)*(y)) main(){    int i=1;    while(i<=5)        printf("%d\n",SQ(i++)); }

1. 宏定义也可用来定义多个语句，在宏调用时，把这些语句又代换到源程序内。

   　文件包含
   头文件本质：
   函数调用出现在函数定义之前，或者调用在其他文件中（如系统库）定义的函数，必须先进行函数声明。系统函数按其功能被分成几大类，对应每类函数有一个头文件，其中给出了这一类函数的原形声明。所以，只需在程序中使用＃include指令包含相应的头文件，而不必在程序中直接进行函数的声明。
   以多文件方式组织的程序常常需要在各文件之间共享一些常量声明、变量声明、结构声明、函数声明和宏定义，可以将这些语句放在一个C++头文件中（以h作扩展名），然后利用＃include指令将头文件包含到需要这些内容的源文件中。

头文件的其他作用：
一、通过头文件来调用库功能。在很多场合，源代码不便（或不准）向用户公布，只要向用户提供头文件和二进制的库即可。用户只需要按照头文件中的接口声明来调用库功能，而不必关心接口怎么实现的。编译器会从库中提取相应的代码。
二、头文件能加强类型安全检查。如果某个接口被实现或被使用时，其方式与头文件中的声明不一致，编译器就会指出错误，这一简单的规则能大大减轻程序员调试、改错的负担。

#include"stdio.h" #include"math.h"

文件包含命令的功能是把指定的文件插入该命令行位置取代该命令行，从而把指定的文件和当前的源程序文件连成一个源文件。在程序设计中，文件包含是很有用的。一个大的程序可以分为多个模块，由多个程序员分别编程。有些公用的符号常量或宏定义等可单独组成一个文件，在其它文件的开头用包含命令包含该文件即可使用。这样，可避免在每个文件开头都去书写那些公用量，从而节省时间，并减少出错。

　　对文件包含命令还要说明以下几点：

1. 包含命令中的文件名可以用双引号括起来，也可以用尖括号括起来。例如以下写法都是允许的：#include"stdio.h" #include<math.h>但是这两种形式是有区别的：使用尖括号表示在包含文件目录中去查找(包含目录是由用户在设置环境时设置的)，而不在源文件目录去查找；使用双引号则表示首先在当前的源文件目录中查找，若未找到才到包含目录中去查找。用户编程时可根据自己文件所在的目录来选择某一种命令形式。

2. 一个include命令只能指定一个被包含文件，若有多个文件要包含，则需用多个include命令。3. 文件包含允许嵌套，即在一个被包含的文件中又可以包含另一个文件。

   　条件编译
   1）条件编译预处理是指按照指定的条件决定哪些源程序段将被编译，而哪些源程序段将不被编译，从而使编译程序能够对用户的源程序有选择性地满足一定条件的目标程序。
   2）在进行条件编译时，常常将某个宏是否被定义作为条件编译的条件，定义这种宏时只需给出宏名，不需要指定宏体，
   3）#if 检测后面的表达式的值的真假；＃ifdef和＃ifndef检测后面的宏是否被定义
   程序员在调试程序时，经常需要使用输出语句显示一些调试信息(比如看一些过程的中间值，了解执行流程等)，这时可以采用下面例题介绍的方法：在源程序开头位置定义一个调试宏，在所有调试信息输出语句前加上＃ifdef条件编译指令，在程序调试完之后，为了不再显示这些信息，只需删除源程序开头位置的宏定义指令，重新编译链接程序即可，程序其他地方无需改动

   　　预处理程序提供了条件编译的功能。可以按不同的条件去编译不同的程序部分，因而产生不同的目标代码文件。这对于程序的移植和调试是很有用的。条件编译有三种形式，下面分别介绍：

3. 第一种形式：

#ifdef 标识符 程序段1 #else 程序段2 #endif

它的功能是，如果标识符已被 #define命令定义过则对程序段1进行编译；否则对程序段2进行编译。如果没有程序段2(它为空)，本格式中的#else可以没有，即可以写为：

#ifdef 标识符 程序段 #endif #define NUM ok main(){ 　struct stu 　{ 　　int num; 　　char *name; 　　char sex; 　　float score; 　} *ps; 　ps=(struct stu*)malloc(sizeof(struct stu)); 　ps->num=102; 　ps->name="Zhang ping"; 　ps->sex='M'; 　ps->score=62.5; 　#ifdef NUM 　　printf("Number=%d\nScore=%f\n",ps->num,ps->score); 　#else 　　printf("Name=%s\nSex=%c\n",ps->name,ps->sex); 　#endif 　free(ps); }

由于在程序的第16行插入了条件编译预处理命令，因此要根据NUM是否被定义过来决定编译那一个printf语句。而在程序的第一行已对NUM作过宏定义，因此应对第一个printf语句作编译故运行结果是输出了学号和成绩。在程序的第一行宏定义中，定义NUM表示字符串OK，其实也可以为任何字符串，甚至不给出任何字符串，写为： #define NUM 也具有同样的意义。只有取消程序的第一行才会去编译第二个printf语句。读者可上机试作。
2. 第二种形式：

#ifndef 标识符 程序段1 #else 程序段2 #endif

与第一种形式的区别是将“ifdef”改为“ifndef”。它的功能是，如果标识符未被#define命令定义过则对程序段1进行编译，否则对程序段2进行编译。这与第一种形式的功能正相反。
3. 第三种形式：

#if 常量表达式 程序段1 #else 程序段2 #endif

它的功能是，如常量表达式的值为真(非0)，则对程序段1 进行编译，否则对程序段2进行编译。因此可以使程序在不同条件下，完成不同的功能
注：条件编译还可以嵌套定义（与if-else语句里的嵌套相似。这里就不展开了）

【宏和函数的区别：】

1）宏可以频繁地用于执行简单的计算
2）和函数相比，使用宏的不利之处在于每次使用宏时，一份宏定义代码的拷贝将插入到程序中，除非宏非常短，否则使用宏可能会大幅度增加程序的长度。
还有一些任务根本无法使用函数实现。让我们仔细观察下面的代码：

#define MALLOC( n, type) ( ( type *) malloc( (n) * sizeof( type ) ) )int *pi = MALLOC( 25, int );

这个宏的第⼆个参数是⼀种类型，它⽆法作为函数参数进⾏传递。
这个宏替换完成之后：

int *pi = ( ( int *) malloc ( (25) * sizeof( int ) ) );

3）带副作用的宏参数：
当宏参数在宏定义中出现次数超过一次时，如果这个参数具有副作用，那么当你使用这个宏时就可能出现危险，导致不可预料的结果。副作用就是在表达式求值时出现的永久性效果
转载链接：http://blog.csdn.net/lalu58/article/details/52780923