C语言中如何去理解预处理阶段

C语言如何去理解预处理阶段

预处理

宏定义( 无参宏定义,带参宏定义)

条件编译

文件包含

预处理操作符号和预定义宏

下面将会依次的去介绍各个阶段中的一些细节性东西

预处理

首先在C语言编译的时候，会经历以下几个步骤：预处理，编译，汇编，链接，然后生成可执行文件。整个过程是一连串动作完成的。而预处理阶段呢，也是在最先执行的一个步骤。相对来说，也是比较重要的一个步骤。

概念： 以“#”号开头的预处理指令如包含#include,宏定义制定#define等，在源程序中这些指令都放在函数之外，而且一般放在源文件的前面 ，所谓预处理其实就是在编译的第一遍扫描之前的所作的工作，预处理是C语言的一个重要的功能，它由预处理程序单独完成，当对一个源文件进行编译时，系统自动引用预处理程序，预处理在 源代码编译之前对其进行的一些文本性质的操作，对源程序编译之前做一些处理，生成扩展的C源程序

预处理阶段做了任务：
1:将头文件中的内容(源文件之外的文件)插入到源文件中
2:进行了宏替换的过程，定义和替换了由#define指令定义的符号
3:删除掉注释的过程，注释是不会带入到编译阶段
4:条件编译

预处理指令：

gcc -E bin/helloworld.i  src/helloworld.c预处理生成的是.i的文本文件，这个文本文件是可以直接通过cat命令进行文本文件查看的

宏定义

在C语言中允许用一个标识符来表示一个字符串；称为宏，在预处理时，对程序的宏进行替换,其中宏定义是由源程序中的#define来完成 ，而宏的替换，主要是由预处理程序完成的

        #define PI 3.1415

宏定义的规则：

• #表示一条预处理的指令，以#开头的均是预处理指令
• #define是宏定义的指令，标识符是所定义的宏名
• 宏名一般都是大写的字母表示，以便和变量名区别
• 宏定义其实并不是C语言的语句，所以后面是不用去加；号
• 宏体可以是常数，表达式，格式化字符串等，为表达式的时候应该用括号阔起来
• 宏替换不分配内存空间，也不做正确性的检查
• 宏的范围是从定义后到本源文件的结束，但是可以通过#undef来进行提前取消

宏定义分为有参宏定义和无参宏定义：
无参宏定义:

    语法：        #define 标识符（宏名）[字符串]        宏体可缺省：            #define YES 1            #define NO  0            #define OUT printf("Hello world")            #define WIDTH 80            #define LENGTH (WIDTH+40)        宏的移除语法            #undef 宏名                功能：删除前面定义的宏                事例：                    #undef PI                    #undef OUT                    #undef YES                    #undef  NO

带参宏定义:

        带参宏定义的语法结构            #define 宏名（形参列表） 字符串（宏体）        带参数宏定义调用：            宏名（实参表）；                C语言中允许宏带有参数，在宏定义的参数中称为形式参数，形式参数不分配内存单元，没有类型定义；                #define S(a,b) a*b;                area = S(3,2);                宏展开 area = 3 * 2;            注意事项：                带参数宏定义中，宏名和形式参数列表之间不能有空格出现。如                #define MAX (a,b) (a>b)?a:b                  此时MAX为无参的宏定义，宏体为(a,b) (a>b)?a:b                 #define  MAX(a,b) (a>b)?a:b                宏定义中，形参是一个标识符，而宏调用的参数可以是一个表达式                宏体内的形参通常要括号阔起来                #define POWER(x) ((x)*(x))

从带参数的宏定义中我们可以发现，其在很多场合下，是可以看作是一个函数来使用的，但是与真正的函数又是有着很大的区别的，所以以下是总结出来的函数与宏之间的几点区别：
区别：
区别

对比项 带参数宏定义 函数 处理时间 编译时期 程序运行时期 参数类型 无参数类型 有具体的参数类型 处理过程 不分配内存，简单字符的置换 分配内存，先求得实参，再传递给形参 程序长度 会变长 不变 运行速度 不会占用运行时间 调用和返回会占用时间 支持递归 宏定义是不会支持递归的 函数支持递归

条件编译

条件编译的概念
1:一般情况下，源程序中所有的行都进行编译，但是有时希望对其中一部分内容满足一定条件下才进行编译，也就是对一部分内容指定编译条件，这就是条件编译

条件编译的优点
条件编译可以指定代码的一部分是被正常编译还是被完全忽略
条件编译有利于提升程序的可移植性，增强程序 的灵活性

条件编译的相关语法
条件编译语法一：

 #ifdef 标识符(宏名) //或者#if define(标识符)     程序段1  #else    程序段2  #endif实例代码：防止多重包含的问题产生#define HELLO "helloworld"#ifdef HELLO    #define HI "welcome"#endif

条件编译语法二：

  #ifndef 标识符（宏名） //或#if !define(标识符)     程序段1   #else    程序段2   #endif  实例：    #ifndef __HELLO_H__        #define __HELLO_H__        void out();    #else        //程序段2    #endif

条件编译语法三：

    #if(常量表达式)        程序段1     #elif(常量表达式2)        程序段2     #else        程序段3     #endif实例代码：    #define C1 0    #define C2 0     #define C3 1    #if(C1)        #include "c1.h"    #elif(C2)        #include "c2.h"    #elif(C3)        #include "c3.h"    #else        #include "c.h"    #endif

文件包含

文件包含的概念
文件包含是C预处理程序的另一个重要的功能，被包含的文件名字必须使用双引号”“(自定义头文件)，或者<>(标准库文件)括起来，

文件包含的语法：

#include <文件名>或者#include "文件名"

文件包含的功能：
一个源文件可以将另外一个源文件的内容包含进来，从而把指定的文件和当前的源文件连成一个源文件

文件包含的处理过程：
在预处理的时候，用被包含文件的内容取代该文件包含指令，再对包含后的文件作一个源文件编译

文件包含的搜索方式

#include<文件名>若指定文件目录(如include)则会从指定目录中去进行查找，否则就会按照标准的方式进行查找如：(gcc -o bin/hello -Iinclude src/hello)标准方式：从系统标准文件所在的目录中去寻找要包含的文件linux下:/usr/include或者/usr/lib中主要存放的是标准库文件#include "文件名"先从存放C源文件的目录中查找，然后从指定的目录中去查找，最后再从C语言的标准库文件中去查找

重要:文件的多重包含问题

概念：同一个文件被包含了多次

结果：多重包含可能会出现重复定义的编译错误

解决方式：使用条件编译(只能是一个源文件中去解决)来防止多重包含,凡是在头文件前后，用条件编译去编译

如标准头文件的写法：#ifndef __HEADER_NAME_H__#define __HEADER_NAME_H__    #include "headername.h"//其他的代码#endif

如果在多个源文件中进行多重包含的话，使用多重包含的话是解决不了的。需要检查。

建议注意：
在头文件中尽量不要去定义一些全局变量，可以在源文件中去定义，用extern去修饰，将变量的作用于释放带整个程序

预处理操作符和预定义宏
预处理操作符号：#和##

    C语言中有两个预处理操作符号#和##，它可以在#define中使用    操作符号#通常成为字符串化的操作符号，它把其后的串变成用双引号包围的串    如：#define PRINT(FORMAT,VALUE) printf("the value of" #value "is" FORMAT "\n",VALUE)    PRINT("%d",x+3);    连接操作符号##可以把两个独立的字符串链接成一个字符串    如：    #define ADD_TO_SUM(sum_number,value) sum##sum_number +=value    ADD_TO_SUM(5,25);

预定义宏和其他指令：

__FILE__ 进行编译的源文件名称__LINE__ 文件当前的行号__DATE__文件被编译的日期__TIME__文件被编译的时间__fun__当前所在的函数名称其他预处理#error  自定义输出的错误，是不能链接生成可执行文件的#line 设置当前的文件从哪一行开始计算    #line 100 "hello.c"#pragma 字节对齐预处理指令    #pragma message("helloworld");----->输出提示相关信息

以上是个人在学习过程中所做的一些总结性东西，如有不对的地方，希望可以及时指出，欢迎继续访问。