重回C语言之老兵重装上阵（十三）C 预处理器

C 语言预处理器

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C 预处理器（Preprocessor）是编译过程中的一个重要阶段，它在编译器实际编译代码之前，对源代码进行文本替换和处理。预处理器的主要任务是处理指令以生成最终的代码，并为编译器提供准备工作。常见的预处理指令以 # 开头。

1. 宏定义 (#define)

#define 用来定义常量或宏，宏是由预处理器在编译时进行文本替换的。

示例：

#define PI 3.14159

此后，源代码中所有出现 PI 的地方都会被替换为 3.14159。

宏函数：

可以使用 #define 定义宏函数，这样就可以进行更复杂的文本替换。

#define SQUARE(x) ((x) * (x))

此后，SQUARE(5) 会被替换成 ((5) * (5))。

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2. 条件编译 (#if, #ifdef, #ifndef, #else, #endif)

条件编译允许在编译过程中根据某些条件来包含或排除代码块。

示例：

#define DEBUG

#ifdef DEBUG
    printf("Debugging mode is enabled.\n");
#endif

如果定义了 DEBUG 宏，则会执行 printf 语句，否则会跳过。

• #if：根据表达式的值判断是否编译某部分代码。
• #ifdef：如果宏已定义，则编译相应部分。
• #ifndef：如果宏没有定义，则编译相应部分。
• #else：如果前面的条件不成立，则编译 #else 部分。
• #endif：结束条件编译。

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3. 文件包含 (#include)

#include 用于包含头文件，可以是标准库头文件，也可以是用户自定义的头文件。

示例：

#include <stdio.h>   // 包含标准库头文件
#include "myheader.h" // 包含自定义头文件

• <filename>：用于包含标准库文件。
• "filename"：用于包含自定义的头文件，通常是相对路径。

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4. 文件宏 (#line, #file)

这些指令用于改变源文件的行号和文件名，通常用于调试或生成错误信息时提供有用的调试信息。

示例：

#line 100 "newfile.c"

这会告诉编译器当前的文件为 newfile.c，并且当前行号为 100。

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5. 预定义宏

C 预处理器提供了一些预定义的宏，它们在编译时自动存在。

• __DATE__：表示当前日期，格式为 "Mmm dd yyyy"。
• __TIME__：表示当前时间，格式为 "hh:mm:ss"。
• __FILE__：表示当前源代码文件的路径。
• __LINE__：表示当前源代码文件的行号。

示例：

printf("File: %s, Line: %d\n", __FILE__, __LINE__);

输出将会显示源文件名和当前行号。

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6. 取消定义 (#undef)

#undef 用于取消已定义的宏。

示例：

#define PI 3.14159
#undef PI

这样，PI 宏就不再有效，如果再使用 PI，编译器会报错。

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7. 代码连接 (#pragma)

#pragma 用于向编译器提供指令，它不是标准的一部分，不同的编译器可能会有不同的实现。常见的用途是控制编译警告或优化设置。

示例：

#pragma once

#pragma once 是一种防止头文件重复包含的方式，效果与 #ifndef、#define 和 #endif 类似。

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8. 错误和警告处理 (#error, #warning)

预处理器指令 #error 和 #warning 可以用来生成编译时错误或警告信息。

示例：

#error "This is an error message"

此时，编译器会报出一个错误，错误信息为 "This is an error message"。

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9. 预处理器的其他功能

文件合并

C 预处理器还支持文件合并，通常是在宏中使用 ## 连接两个标记。

#define CONCAT(a, b) a##b
int CONCAT(my, Var) = 5; // 变为 int myVar = 5;

字符串化

# 用于字符串化，它会将宏参数转换为字符串字面量。

#define TO_STRING(x) #x
printf(TO_STRING(Hello World)); // 输出 "Hello World"