C语言预处理指令-学习二十一

预处理命令概述

• 所谓编译预处理就是在编译程序对C源程序进行编译前，由编译预处理程序对这些编译预处理指令行进行处理的过程。
• C语言中，以 “#” 开头的行，都称为编译预处理指令行，每行的末尾 没有“;” 。

• C提供的预处理功能主要有以下3种:

  • 宏定义
  • 文件包含
  • 条件编译

宏定义

无参宏

• 无参宏的定义格式：

  • #define 标识符 字符串
  • define 为宏定义命令。
  • 标识符 为所定文的宏名，通常用大写字母表示，以便于与变量区别。
  • 字符串 可以是常数、表达式等。

• 例如：

  • #define PAI 3.1415926
• “宏”：用一个标识符来表示一个字符串。
• “宏名”：被定义为“宏”的标识符。
• “宏替换”:在编译预处理时，预处理程序将程序中所有出现的“宏名”，都用宏定义中的字符串去替换。
  完成后，才将程序交给编译程序去处理。

• 使用宏定义的优点：

  • 可提高源程序的可维护性;
  • 可提高源程序的可移植性;
  • 减少源程序中重复书写字符串的工作量。

• 关于宏定义几点说明：

  • 宏名一般用大写字母表示，以示与变量区别。但这并非是语法规定。
  • 宏定义不是C语句，所以不能在行尾加分号。
  • 在宏展开时，预处理程序仅按宏定义简单替换宏名，而不作任何检查。

• 宏定义命令#define出现在函数的外部，宏名的有效范围是:从定义命令之后，到本文件结束。

• 在进行宏定义时，可以引用已定义的宏名。

  • 例如：
  • # defineR 3
  • # define PI 3.14159
  • # define S PI*R*R

• 对双引号括起来的字符串内的字符，即使与宏名同名，也不进行宏展开。

  • 例如： printf("R=%f,S=%f",R,S)

• 符号常量

  • 在定义无参宏时，如果宏定义中的“字符串”是一个常量，则相应的““宏名” 称为“符号常量”。
• 例子：

#include<stdio.h>
#define A 1+2   // 没有括号

void main() {
    int a;
    a = A * 2;   // 替换后 a = 1+ 2 * 2 所以a = 5

    printf("a = %d,A = %d\n", a, A);
}

有参宏

• 有参宏的定义格式：

  • #define 宏名(参数表) 字符串

• 例如：

  • #define ADD(X,Y) (X+Y)

• 有参宏的调用和宏展开

  • 调用格式：宏名(实参表)
  • 宏展开：用宏调用提供的实参字符串，直接替换宏定义命令行中相应形参字符串，非形参字符保持不变。
• 例子：

#include<stdio.h>
#define PAI 3.1415926
#define S(r) PAI*(r)*(r)

void main() {
    double a;
    printf("请输入半径：\n");
    scanf_s("%lf", &a);
    printf("半径为%.2f的圆的面积：%.2f\n", a, S(a));
    
}

• 关于有参宏的几点说明:

• 1.定义有参宏时，宏名与左圆括号之间不能留有空格。

  • #define S(r) PAI*(r)*(r)
  • 上例中在 S 和 (r) 之间，不能有空格。
    如果写成了 #define S (r) PAI*(r)*(r)
  • 表示 宏名S 所替换的字符串为 (r) PAI*(r)*(r) 。

• 2.有参宏定义中，形参不分配内存单元，因此形参不必做类型定义;
  而宏替换中的实参有具体的值要用它们去代换形参，因此实参必须做类型说明。

  • 在有参宏中，只是符号替换。

• 3.调用有参宏名时，一对圆括号必不可少，圆括号中实参的个数应该与形参个数相同，
  如果有多个参数，参数之间用逗号隔开。
• 4.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。
  宏替换时对实参表达式不做计算直接照原样替换。
• 5.在宏定义中，字符串内的形参和整个表达式通常要用括号括起来以避免出错。
• 例子：

# include< stdio.h >
# define A(X,Y) X*Y

void main()
{
    int a, s;
    float w;

    printf("请输入a的值:\n");
    scanf_s("%d", &a);
    s = A(a, a + 1);
    w = 6 / A(a, a);

    printf("s = a*a+1 = %d,w = 6/a*a = %.2f\n", s, w);
}

• 写成如下形式:
  #define A(X,Y) (X)*(Y)
• 第1次调用宏计算 s 值时，宏替换后的语句:
  s = ((a)*(a+1));
• 第2次调用么计算 w 值时，宏替换后的语句:
  w = 6/((a)*(a));
• 结果就是 s = ((a)*(a+1)) = 42, w = 6/((a)*(a))= 6.00
• 宏定义时应在参数两侧加括号，也应在整个字符串外加括号。

文件包含

• 文件包含是指在一个文件中，去包含另一个文件的全部内容。
  C语言用#include指令实现文件包含的功能。

• 文件包含的语法格式:

  • 首先在源码当前目录下面寻找该头文件，此方法通常用于包含自己定义的头文件。

  #include "文件名"

  • 首先在编译器默认的include目录下寻找该头文件，此方法通常用于包含标准库头文件。

  #include <文件名>

• 例如：

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

• 在编译预处理阶段，预处理程序将用指定文件中的内容来替换此行。
  从而把指定的文件和当前的源程序文件连成一个源文件。
• 如果程序很大，最好分为几个不同的文件，每个文件含有一组函数。这些文件用#include将它们包含在主程序的开始处。
• 有一些函数和宏几乎所有的程序中都会用到。可以将这些常用函数和宏定义存放在一个文件中，
  将这个文件包含在所写的程序中，该文件的内容就会插到程序中。
• 被包含的文件扩展名可以为 .h ,此扩展名为头文件。一般包含在程序的头部。
• 所有库函数被分成不同的类别，存放于不同的文件中。

• 使用文件包含命令时要注意以下几点:

  • 1.当被包含文件修改后，包含该文件的源程序必须重新进行编译连接。
  • 2.一个文件包含命令只能指定一个被包含文件，如果要包含多个文件，则应使用多个文件包含命令。
  • #include <stdio.h>
  • #include <string.h>
  • #include <math.h>

• 3.文件包含允许嵌套，即在一个被包含的文件中又可包含另一个文件。

• 在编译预处理时，要对 #include 命令进行”文件包含”处理,将 f2.c 的全部内容插入到 #include"f2.c" 命令处，得到所示的结果.在编译时,对 f1.c 作为一个源文件单位进行编译。

条件编译

• 如果希望程序中的一部分只在满足一定条件时才进行编译，也就是对这部分内容指定编译的条件，可以使用条件编译实现。

• 条件编译有以下几种形式:

  • 形式一

#ifdef 标识符
    程序段1
#else
    程序段2
#endif

// 或者

#ifdef 标识符
    程序段1
#endif

• 功能：若标识符是已被宏定义指令定义过的宏名，则只对程序段1进行编译，程序段2不参加编译;
  否则只对程序段2进行编译，程序段1不参加编译。

• 形式二

#ifndef 标识符  // if n def
    程序段1
#else
    程序段2
#endif

• 功能：若标识符是未被宏定义指令定义过的宏名，则只对程序段1进行编译，程序段2不参加编译;
  否则只对程序段2进行编译，程序段1不参加编译。与形式一刚好相反。

• 形式三

#if 常量表达式
    程序段1
#else
    程序段2
#endif

• 功能：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。
  因此可以使程序在不同条件下，完成不同的功能。
• 例子

#include <stdio.h>
#define DEBUG 0

void main()
{
    #if DEBUG
        printf("Debugging...\n");
    #else
        printf("Running...\n");
    #endif
}

• #define DEBUG 1

• 上面介绍的条件编译当然也可以用条件语句来实现。
  但是用条件语句将会对整个源程序进行编译，生成的目标代码程序很长；
• 而采用条件编译，则根据条件只编译其中的程序段1或程序段2,生成的目标程序较短。
  如果条件选择的程序段很长，采用条件编译的方法是十分必要的。
• 有利于程序的可移植性，增加程序的灵活性。