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文章目录
- 前言
- [1. 预定义符号](#1. 预定义符号)
- 2. #define定义常量
-
- [2.1 小思考](#2.1 小思考)
- 3. #define定义宏
- [4. 带有副作⽤的宏参数](#4. 带有副作⽤的宏参数)
-
- [4.1 副作用分析](#4.1 副作用分析)
- [5. 宏替换的规则](#5. 宏替换的规则)
- [6. 宏函数的对⽐](#6. 宏函数的对⽐)
- 7. #和##
- [8. 命名约定](#8. 命名约定)
- 9. #undef
- [10. 命令⾏定义](#10. 命令⾏定义)
- [11. 条件编译](#11. 条件编译)
- [12. 头⽂件的包含](#12. 头⽂件的包含)
-
- [12.1 头文件被包含的方式](#12.1 头文件被包含的方式)
-
- [12.1.1 本地文件包含](#12.1.1 本地文件包含)
- [12.1.2 库文件包含](#12.1.2 库文件包含)
- [12.2 嵌套文件包含](#12.2 嵌套文件包含)
- [13. 其他预处理指令](#13. 其他预处理指令)
- 总结
前言
根据前文关于 的内容，本文对常用的预处理进行详细解读。
1. 预定义符号
C语⾔设置了⼀些预定义符号，可以直接使⽤，预定义符号也是在预处理期间处理的。
使用： 这里用的是小熊猫c++（gcc编译器）。
注意： 在vs2022中 STDC 默认未定义，说明msvc编译器并不完全遵循ANSI C。
2. #define定义常量
基本语法：
c
#define name stuff用例：
c
#define MAX 1000
#define reg register //为register这个关键字，创建⼀个简短的名字
#define do_forever for(;;) //⽤更形象的符号来替换⼀种实现
#define CASE break;case //在写case语句的时候⾃动把break写上。
// 如果定义的stuff过⻓，可以分成⼏⾏写，除了最后⼀⾏外，每⾏的后⾯都加⼀个反斜杠(续⾏符）
#define DEBUG_PRINT printf("file:%s\tline:%d\t \
date:%s\ttime:%s\n" ,\
__FILE__,__LINE__ , \
__DATE__, __TIME__)2.1 小思考
#define定义时，行尾是否要加;呢？
答案是不加。
为什么？
解析： 因为存在形如下的语句
c
if( )
while( )括号内的表达式本不应该带;，如果#define定义的语句带上了;，一不小心就会写出bug。说白了就是，我们在写代码时习惯了自己在语句后面加;，而宏定义大部分时候也是语句，如果宏定义加了 ; 就容易与我们日常习惯发生冲突。
3. #define定义宏
#define 机制包括了⼀个规定，允许把参数替换到⽂本中，这种实现通常称为宏（macro）或定义宏
（definemacro）。
下⾯是宏的声明⽅式：
c
#define name( paramenter-list ) stuff其中的 paramenter-list 是⼀个由逗号隔开的符号表，它们可能出现在stuff中。
例如：
c
#define add(a,b) ((a)+(b))注意：
- 参数表的左括号必须与name紧邻，否则参数列表就会被解释为stuff的⼀部分。
- 由于宏定义是直接暴力的替换，所以必须在stuff用括号保证运行顺序，否则可能因为暴力替换导致运行先后顺序变化
例如：
c
#define add(a,b) (a)+(b)
int main()
{
//这里本意想算（2+3）*5=25
//但因为宏没处理好，变成了2+3*5=17
printf("%d\n",add(2,3)*5);
return 0;
}运行结果：
这就导致了错误，所以使用宏时要重点注意这一块。
4. 带有副作⽤的宏参数
当宏参数在宏的定义中出现超过⼀次的时候，如果参数带有副作⽤，那么你在使⽤这个宏的时候就可能出现危险，导致不可预测的后果。副作⽤就是表达式求值的时候出现的永久性效果。
例如：
c
x+1;//不带副作⽤
x++;//带有副作⽤MAX宏可以证明具有副作⽤的参数所引起的问题。
c
#define MAX(a, b) ( (a) > (b) ? (a) : (b) )
x = 5;
y = 8;
z = MAX(x++, y++);
printf("x=%d y=%d z=%d\n", x, y, z);//输出的结果是什么？这⾥我们得知道预处理器处理之后的结果是什么：
c
z = ( (x++) > (y++) ? (x++) : (y++));所以，输出的结果就是：x=6 y=10 z=9 。
4.1 副作用分析
有这些问题，说白了，还是因为宏的底层逻辑就是暴力的文本替换，有点像数学里的换元带入。
因此： 在使用宏定义时，尽量写简单点，也不要用来实现较复杂的功能，到后面的C++就用内联函数来替代宏定义函数了，可以期待一手博客的更新，哈哈哈。
5. 宏替换的规则
在程序中扩展#define定义符号和宏时，需要涉及⼏个步骤。
- 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。 - 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。
- 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：
- 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。
- 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。
6. 宏函数的对⽐
宏通常被应⽤于执⾏简单的运算。
⽐如在两个数中找出较⼤的⼀个时，写成下⾯的宏，更有优势⼀些。
c
#define MAX(a, b) ((a)>(b)?(a):(b))那为什么不⽤函数来完成这个任务？
原因有⼆：
- ⽤于调⽤函数和从函数返回的代码可能⽐实际执⾏这个⼩型计算⼯作所需要的时间更多。所以宏⽐
函数在程序的规模和速度⽅⾯更胜⼀筹。 - 更为重要的是函数的参数必须声明为特定的类型。所以函数只能在类型合适的表达式上使⽤。反之这个宏怎可以适⽤于整形、⻓整型、浮点型等可以⽤于>来比较的类型。宏的参数是与类型无关的。
和函数相⽐宏的劣势：
- 每次使⽤宏的时候，⼀份宏定义的代码将插⼊到程序中。除⾮宏⽐较短，否则可能⼤幅度增加程序的⻓度。
- 宏是没法调试的。
- 宏由于类型⽆关，也就不够严谨。
- 宏可能会带来运算符优先级的问题，导致程容易出现错。
宏有时候可以做函数做不到的事情。⽐如：宏的参数可以出现类型，但是函数做不到。
c
#define MALLOC(num, type)\
(type )malloc(num sizeof(type))
...
//使⽤
MALLOC(10, int);//类型作为参数
//预处理器替换之后：
(int *)malloc(10 sizeof(int));宏和函数的一个对比图
7. #和##
7.1 #运算符
#运算符将宏的⼀个参数转换为字符串字⾯量。它仅允许出现在带参数的宏的替换列表中。
#运算符所执⾏的操作可以理解为 "字符串化" 。
当我们有⼀个变量int a = 10; 的时候，我们想打印出：
the value of a is 10
就可以写：
c
#define PRINT(n) printf("the value of "#n " is %d", n);当我们按照下⾯的⽅式调⽤的时候：
PRINT(a);//当我们把a替换到宏的体内时，就出现了#a，⽽#a就是转换为"a"，是⼀个字符串。
代码就会被预处理为：
c
printf("the value of ""a" " is %d", a);运⾏代码就能在屏幕上打印：
c
the value of a is 107.2 ##运算符
##可以把位于它两边的符号合成⼀个符号，它允许宏定义从分离的⽂本⽚段创建标识符。##被称为为记号粘合 。
这样的连接必须产⽣⼀个合法的标识符。否则其结果就是未定义的。
这⾥我们想想，写⼀个函数求2个数的较⼤值的时候，不同的数据类型就得写不同的函数。
例如：
这⾥我们想想，写⼀个函数求2个数的较⼤值的时候，不同的数据类型就得写不同的函数。
c
int int_max(int x, int y)
{
return x>y?x:y;
}
float float_max(float x, float y)
{
return x>yx:y;
}但是这样写起来太繁琐了，现在我们这样写代码试试：
c
//宏定义
#define GENERIC_MAX(type) \
type type##_max(type x, type y)\
{ \
return (x>y?x:y); \
}注意： \是联行符，相当于将两行（本行和下一行）拼接成一行，以满足宏定义只能一行的要求。
使⽤宏，定义不同函数：
c
GENERIC_MAX(int) //替换到宏体内后，int##_max生成了新的符号，int_max做函数名
GENERIC_MAX(float) //替换到宏体内后,float##_max生成了新的符号float_max
int main()
{
//调⽤函数
int m = int_max(2, 3);
printf("%d\n", m);
float fm = float_max(3.5f, 4.5f);
printf("%f\n", fm);
return 0;
}输出：
3
4.500000
8. 命名约定
⼀般来讲函数的宏的使⽤语法很相似。所以语⾔本⾝没法帮我们区分⼆者。
那我们平时的⼀个习惯是：
宏名全部大写
函数名不要全部大写
9. #undef
这条指令⽤于移除⼀个宏定义。
c
#undef NAME
//如果现存的⼀个名字需要被重新定义，那么它的旧名字⾸先要被移除。10. 命令⾏定义
许多C的编译器提供了⼀种能⼒，允许在命令⾏中定义符号。⽤于启动编译过程。
可以理解成不改变源码，在同一份源码编译的时候改变一些数据，让这个程序更加贴合当前环境。
11. 条件编译
在编译⼀个程序的时候我们如果要将⼀条语句（⼀组语句）编译或者放弃是很⽅便的。因为我们有条件编译指令。
调试性的代码，删除可惜，保留⼜碍事，所以我们可以选择性的编译。
c
#include <stdio.h>
#define __DEBUG__
int main()
{
int i = 0;
int arr[10] = {0};
for(i=0; i<10; i++)
{
arr[i] = i;
#ifdef __DEBUG__
printf("%d\n", arr[i]);//为了观察数组是否赋值成功。
#endif //__DEBUG__
}
return 0;
}常见条件编译指令：
c
1.
#if 常量表达式 //表达式为真才会编译
//...
#endif //相当于和#if配合框选一个作用范围
//常量表达式由预处理器求值。
如：
#define __DEBUG__ 1
#if __DEBUG__
//..
#endif
2.多个分⽀的条件编译
#if 常量表达式
//...
#elif 常量表达式 //#elif相当于if语句里的else if
//...
#else
//...
#endif //作为结尾，必须加
3.判断是否被定义
#ifdef symbol == #if defined(symbol)
#ifndef symbol ==#if !defined(symbol)
4.嵌套指令
#if defined(OS_UNIX)
#ifdef OPTION1
unix_version_option1();
#endif
#ifdef OPTION2
unix_version_option2();
#endif
#elif defined(OS_MSDOS)
#ifdef OPTION2
msdos_version_option2();
#endif
#endif12. 头⽂件的包含
12.1 头文件被包含的方式
12.1.1 本地文件包含
c
#include "filename"查找策略： ：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。
如果找不到就提⽰编译错误。
Linux环境的标准头文件路径：
/usr/includeVS环境的标准头文件路径：
C:\Program Files (x86)\Microsoft Visual Studio 12.0\VC\include
//这是VS2013的默认路径12.1.2 库文件包含
c
#include <filename.h>查找头⽂件直接去标准路径下去查找，如果找不到就提⽰编译错误。
这样是不是可以说，对于库⽂件也可以使⽤ "filename"
的形式包含？
答案是可以的： 但是这样包含查找的效率就会低一些，自己叶难以区分这是库文件还是本地文件。
12.2 嵌套文件包含
我们已经知道，
#include
指令可以使另外⼀个⽂件被编译。就像它实际出现于
地⽅⼀样。#include 指令的这种替换的⽅式很简单：预处理器先删除这条指令，并用包含⽂件的内容替换。
说白了就是代码上暴力替换，和宏定义差不多，但是这样无疑会带来一个问题，如果一个文件被包含多次，那么代码量将会蹭蹭上涨
那么怎么解决这个问题呢？
答案是：条件编译
文件开头写：
c
#ifndef __TEST_H__
#define __TEST_H__
//头⽂件的内容
#endif //__TEST_H__
//或者
#pragma once
可以看到，在vs2022中，创建头文件就会自动加上这一句，
目的就是防止文件被重复展开。13. 其他预处理指令
#error
作用： 主动抛出编译错误，终止编译过程。可用于强制检查环境或宏定义。
#pragma
作用： 给编译器发送 "特殊指令"，控制编译行为。
这里列举它的常见用法：
- #pragma once：头文件保护，替代传统的 #ifndef/#define/#endif
- #pragma pack(n)：控制结构体的内存对齐，n就是n字节，如果括号内为空，就恢复编译器的默认对齐字节。
- #pragma message("提示信息")：编译时在控制台打印自定义信息
#line 行号 "filename"
作用： 修改编译器记录的当前文件名和行号。
它会改变 LINE 和 FILE 宏的值，主要用在：
-
代码生成工具（比如把其他语言转成 C 时，让报错信息指向原文件的行号）
-
调试和错误信息重定向
总结
综上所述，预处理是C语言基本功，但它的作用是非常大的，用好预处理操作，事半功倍！
到这里，本文结束，希望进步路上，你我共勉！
全文资料来自于 --->C/C++参考手册（点击跳转）
