八、预处理命令

8.1 概述

C语言提供了多种预处理功能，如宏定义、文件包含、条件编译等。以"#"号开头的预处理命令：包含命令#include，宏定义命令#define等。在源程序中这些命令都放在函数之外，而且一般都放在源文件的前面，它们称为预处理部分。

所谓预处理是指在进行编译的第一遍扫描(词法扫描和语法分析)之前所作的工作。预处理是C语言的一个重要功能，它由预处理程序负责完成。当对一个源文件进行编译时，系统将自动引用预处理程序对源程序中的预处理部分作处理，处理完毕自动进入对源程序的编译。

8.2 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。

8.2.1 无参宏定义

#define 标识符字符串
其中：
（1）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。
（2）define 为宏定义命令。
（3）标识符 为所定义的宏名。
（4）“字符串” 可以是常数、表达式、格式串等。

#define M (3*a+b)
#define N 3*a+b
int main()
{int a, b, s, z;a = 3, b= 7;s = 6 * M;       //等价于 s = 6 * (3*a+b)z = 6 * N;  //等价于 z = 6 * 3*a+b
}

需注意：
（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。

#define PI 3.14          // 定义 宏
int main()
{...}#undef PI          //终止宏的作用域，即 PI 只在 main 函数中有效，在 f2 函数中无效；
f2()
{...}

（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 A 10
int main()
{printf("A");     // 输出结果 A，即把 "A"作为字符处理//宏名A表示10，但在printf语句中A被引号括起来，因此不作宏代换。
}

（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。

#define PI 3.14
#define S PI*y*y            // PI 是已定义的宏名

（6）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。（7）可用宏定义表示数据类型,使书写方便。

8.2.2 有参宏定义：

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：
#define 宏名(形参表) 字符串带参宏调用：
宏名(实参表);

#define M(y) y*y+5*y        //宏定义
int main()
{int k = M(5);     //宏调用，等价于 k = 5*5+5*5int a = 3, s;s = M(a);          //等价于：s = a*a+5*a = 3*3+5*3
}

需注意：
（1）带参宏定义中，宏名和形参表之间不能有空格出现。
（2）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。
（3）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。
（4）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。
（5）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。
（6）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。

#define A1(x) x*x
#define A2(x) (x)*(x)
int main()
{int x = 2, s1, s2;
s2 = A2(x+1); // 等价于 s2 = (x+1)*(x+1)
s1 = A1(x+1); // 等价于 s1 = x+1*x+1 = 2*x +1
}

（7）带参的宏和带参函数很相似，但有本质上的不同，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。

8.3 文件包含

文件包含命令行的一般形式为：#include"文件名"
其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。需注意：
（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；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。

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

（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。

8.4 条件编译

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。

8.4.1第一种

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；

#ifdef 标识符程序段1
#else 程序段2
#endif

如果没有程序段2(它为空)，本格式中的 #else可以没有，即

#ifdef 标识符程序段1
#endif

8.4.2 第二种

与第一种相反，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⒉进行编译。

#ifndef 标识符程序段1
#else程序段2
#endif

8.4.3 第三种

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。

#if 常量表达式程序段1
#else程序段2
#endif

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