C语言-程序环境和预处理（14.2）

news2024/11/26 23:16:49

目录

预处理详解

1.预定义符号

2. #define

2.1 #define定义标识符

2.2 #define 定义宏

2.3 #define 替换规则

注意事项：

2.4 #和##

2.5 带副作用的宏参数

2.6 宏和函数对比

3. #undef

4. 条件编译

4.1 单分支条件编译

4.2 多分支条件编译

4.3 判断是否被定义

5. 文件包含

5.1 本地文件包含

5.2 库函数包含

5.3 嵌套文件包含

写在最后：

预处理详解

思维导图：

 

1.预定义符号

例：

#include <stdio.h>

int main()
{
	printf("%s\n", __FILE__);//进行编译的文件位置
	printf("%d\n", __LINE__);//文件当前的行号
	printf("%s\n", __DATE__);//文件被编译的日期
	printf("%s\n", __TIME__);//文件被编译的时间
	return 0;
}

输出：

输出:
F:\my code\c_plus_plus-code-exercise-warehouse\2023_2_8\2023_2_8\test.c
24
Feb  8 2023
19:49:32

注：输出的第一行是我这个文件的路径。

2. #define

2.1 #define定义标识符

#include <stdio.h>

#define print printf
#define size sizeof
#define MAX 1000

int main()
{
	print("hello world\n");
	print("%d\n", size(int));
	print("%d\n", MAX);
	return 0;
}

这个其实就是：

1. 用print 代替了 printf，

2. 用size 代替了 sizeof，

3. 用MAX 代替了 1000。

输出：

输出：
hello world
4
1000

另外，建议不要在#define 后面加分号，容易出事。

2.2 #define 定义宏

例：

#include <stdio.h>

#define mul(x) ((x)*(x))

int main()
{
	int x = 3;
	int ret = mul(x);
	printf("%d\n", ret);
	return 0;
}

输出：

输出：9

这个的本质其实就是将mul(x) 替换成 （（x）*（x））

当然，x可以是你指定的值。

例：

#include <stdio.h>

#define mul(x) ((x)*(x))

int main()
{
	int x = 3;
	int ret = mul(x);
	printf("%d\n", ret);
	ret = mul(3);
	printf("%d\n", ret);
	return 0;
}

输出：

输出：
9
9

所以这个也是一样的。

注：

1. 参数列表的左括号必须与mul（你定义的名称）紧邻。

2. 用于对数值表达式进行求值的宏定义建议加上（）确保优先级。

2.3 #define 替换规则

1. 在调用宏时，首先对参数进行检查，看看是否包含任何由#define定义的符号，

    如果是，它们首先被替换。

2. 替换文本随后被插入到程序中原来文本的位置。

    对于宏，参数名被他们的值所替换。

3. 最后，再次对结果文件进行扫描，看看它是否包含任何由#define定义的符号，

    如果是，就重复上述处理过程。

注意事项：

1. 宏参数和#define 定义中可以出现其他#define 定义的符号，但是对于宏，不能出现递归。

2. 当预处理器搜索#define定义的符号的时候，字符串常量的内容并不被搜索。

2.4 #和##

例：

#define PRINT(format, x) printf("the value of "#x" is "format"\n", x)

int main()
{
	int a = 10;
	//printf("the value of a is %d\n", a);
	PRINT("%d", a);

	//printf("the value of ""a"" is ""%d""\n", x)
	int b = 20;
	//printf("the value of b is %d\n", b);
	PRINT("%d", b);

	float f = 3.14f;
	PRINT("%f", f);
	//printf("the value of ""f"" is ""%f""\n", x)
	return 0;
}

输出：

输出：
the value of a is 10
the value of b is 20
the value of f is 3.140000

总结：这里就是使用 # ，把一个宏参数变成对应的字符串。

例2：

#include <stdio.h>

#define CAT(x,y) x##y

int main()
{
	int helloworld = 2023;
	printf("%d\n", CAT(hello, world));
	return 0;
}

输出：

输出：2023

总结：##可以把位于它两边的符号合成一个符号。

2.5 带副作用的宏参数

例：

#include <stdio.h>

#define MAX(x, y)  ((x)>(y)?(x):(y))

int main()
{
	int a = 3;
	int b = 5;
	int m = MAX(a++, b++);
	//宏替换之后：
	//((a++)>(b++)?(a++):(b++))
	printf("%d\n", m);
	printf("%d %d\n", a, b);
	return 0;
}

输出：

输出：
6
4 7

因为宏是直接将代码替换下来，所以在使用有副作用的参数时一定要小心。

使用函数的话，就不会出现这样的问题：

例：

#include <stdio.h>

int max(int x, int y)
{
	return x > y ? x : y;
}

int main()
{
	int a = 3;
	int b = 5;
	int m = max(a++, b++);
	printf("%d\n", m);
	printf("%d %d\n", a, b);
	return 0;
}

输出：

输出：
5
4 6

因为函数传参就是传的a和b过去计算。

2.6 宏和函数对比

属 性#define定义宏函数
代 码 长 度

每次使用时，宏代码都会被插入到程序中。

除了非常小的宏之外，程序的长度会大幅度增长

函数代码只出现于一个地方；

每次使用这个函数时，

都调用那个地方的同一份代码

执 行 速 度更快

函数调用和返回有额外开销，

所以相对慢一些

操 作 符 优 先 级

宏参数的求值是：

在所有周围表达式的上下文环境里，
除非加上括号，

否则邻近操作符的优先级可能会产生
不可预料的后果，

所以建议宏在书写的时候多些括号。

函数参数只在函数调用的时候

求值一次，

它的结果值传递给函数。

表达式求值结果更容易预测。

带 有 副 作 用 的 参 数

参数可能被替换到宏体中的多个位置，

所以带有副作用的参数求值，

可能会产生不可预料的结果。

函数参数只在传参的时候

求值一次，结果更容易控制。

参 数 类 型

宏的参数与类型无关，

只要对参数的操作是合法的，
它就可以使用于任何参数类型。

函数的参数是与类型有关的，

如果参数的类型不同，

就需要不同的函数，

即使他们执行的任务是
相同的。

调 试宏是不方便调试的函数是可以逐语句调试的
递 归宏是不能递归的函数是可以递归的

总结：

宏和函数各有优劣，根据实际场景权衡使用。

2.7 命名约定

把宏名全部大写

函数名不要全部大写

3. #undef

这条指令用于移除一个宏定义。

例：

 我们发现，移除宏定义MAX之后，再次使用就报错了。

4. 条件编译

我们可以通过使用条件编译根据设定条件屏蔽掉我们不想要的代码。

4.1 单分支条件编译

例：

#include <stdio.h>

#define PRINT 

int main()
{
#ifdef PRINT //还有一个#ifndef是表示PRINT未定义就执行
	printf("hehe\n");
#endif
	return 0;
}

输出 ：

输出：hehe

4.2多分支条件编译：

例：

#include <stdio.h>

#define PRINT 1

int main()
{

#if PRINT == 1
	printf("1");
#elif PRINT == 10
	printf("10");
#else 
	printf("???");
#endif 

	return 0;
}

输出：

输出：1
#include <stdio.h>

#define PRINT 10

int main()
{

#if PRINT == 1
	printf("1");
#elif PRINT == 10
	printf("10");
#else 
	printf("???");
#endif 

	return 0;
}

输出：

输出：10
#include <stdio.h>

#define PRINT 100

int main()
{

#if PRINT == 1
	printf("1");
#elif PRINT == 10
	printf("10");
#else 
	printf("???");
#endif 

	return 0;
}

输出：

输出：???

4.3 判断是否被定义

例：

#include <stdio.h>

#define PRINT 

int main()
{
#if !defined(PRINT)
	printf("hehe\n");
#endif

#if defined(PRINT)
	printf("haha\n");
#endif
	return 0;
}

输出：

输出：haha

当然，条件编译也支持嵌套。

在实际中，条件编译也有广泛的应用：

例：

我们可以看一个头文件的源码感受一下：

5. 文件包含

5.1 本地文件包含

先在源文件所在目录下查找，如果该头文件未找到，

编译器就像查找库函数头文件一样在标准位置查找头文件。

5.2 库函数包含

就直接去标准路径下去查找，如果找不到就提示编译错误。

5.3 嵌套文件包含

如果在包含头文件的时候出现这样的情况：

 因为头文件展开后会将所以代码放开，

这样就会造成文件内容的重复。

我们可以用条件编译解决这样的问题：

例：

#ifndef __TEST_H__
#define __TEST_H__
//头文件具体内容：
//...
//
#endif

我们用这个条件编译将头文件的内容包起来，

当再次调用这个头文件的时候，

就会因为 __TEST_H__已经定义过了，而不再编译头文件内容。

当然，如果你嫌麻烦的话，

#pragma once

在头文件中写下这段代码也是同样的效果。

写在最后：

以上就是本篇文章的内容了，感谢你的阅读。

如果喜欢本文的话，欢迎点赞和评论，写下你的见解。

如果想和我一起学习编程，不妨点个关注，我们一起学习，一同成长。

之后我还会输出更多高质量内容，欢迎收看。

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