C语言的那些小秘密之【预处理】-白红宇

C语言的那些小秘密之【预处理】

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发布时间：2019-06-12

本文共 6773 字，大约阅读时间需要 22 分钟。

FROM: http://blog.csdn.net/bigloomy/article/details/6649507

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预处理是C语言的一个重要知识点，它能改善程序设计的环境，有助于编写易移植、易调试的程序。因此，我们有必要掌握好预处理命令，在自己编程的时候灵活的使用它，使得编写的程序结构优良，更加易于调试和阅读。接下来我尽可能的把预处理中重要知识点向读者讲解清楚，使读者能够在自己以后编程的过程中熟练的使用预处理命令。

C语言的预处理主要有三个方面：

1、文件的包含

2、宏定义

3、条件编译

一、文件包含的形式有下面两种

1、#include "文件名"

2、#include <文件名>

它们之间的区别在于：<文件名>系统到头文件目录查找文件， "文件名"则先在当前目录查找，如果没有才到头文件目录查找；当然我们也可以使用在命令行来指定头文件路径方法。还要注意就是如果在源文件包含的头文件之间出现调用的情况，那么被调用的头文件要出现在调用头文件的前面。

二、宏定义

宏定义的使用有两种形式，一种不带参数，而另外一种带参数。

1、不带参数

格式： #define 标识符字符串

相信上面这个格式大家并不陌生，下面还是来看看如何使用吧。当然在讲解之前我们的看看使用过程中的如下几个注意要点：

（1）预处理不做语法检查，所以我们选用的时候要尤其小心

（2）宏定义写在函数的花括号外边，作用域为其后的程序，通常在文件开头部分，直到用#undef命令终止宏定义的作用域

（3）不要在字符串中使用宏，如果宏名出现在字符串中那么将按照字符串进行处理

下面来看段代码的使用。

[html]

#include <stdio.h>

#define N 9

int main ()

{

int i,a[N];

for(i=0;i<N;i++)

{

a[i]=i;

printf("%d\t",a[i]);

if((i+1)%3==0)

printf("\n");

}

//#undef N

printf("%d\n",N);

}

运行结果为：

[html]

0 1 2

3 4 5

6 7 8

Press any key to continue

我们在此主要是介绍下宏的作用域问题，当在以上代码中注释掉#undef N时，接下来的打印语句能够正常的打印出；但是当我们没有注释掉#undef N的时候就会出现error C2065: 'N' : undeclared identifier错误，提示N没有定义。接下来看看带参数的宏的使用。

2、带参数

#define 宏名（参数表）字符串

注意要点：

（1）宏名和参数的括号间不能有空格

（2）宏替换只作替换，不做计算，不做表达式求解，这点要尤其注意

（3）函数调用在编译后程序运行时进行，并且分配内存。宏替换在编译前进行，不分配内存

（4）宏的哑实结合（所谓的哑实结合类似于函数调用过程中实参替代形参的过程）不存在类型，也没有类型转换。

（5）宏展开使源程序变长，函数调用不会

下面来看看linux下一个典型的应用：

#define min(x,y) ({ typeof(x) _x = (x); typeof(y) _y = (y); (void) (&_x == &_y); _x < _y ? _x : _y; })

#define max(x,y) ({ typeof(x) _x = (x); typeof(y) _y = (y); (void) (&_x == &_y); _x > _y ? _x : _y; })

在上面的两个宏中我们发现有这么一句代码(void) (&_x == &_y)；可能不少读者有点发懵的感觉，这啥意思呢？！其实我们细细分析就知道，首先看看“==”，这是一个逻辑表达式，它要求两边的比较类型必须一致，如果我们的&x和&y类型不一致，如一个为char*，另一个为int*，不是同一个类型，当我们使用gcc编译的时候就会出现警告信息，vc6则会报错error C2446: '==' : no conversion from 'char *' to 'int *'。这句代码(void) (&_x == &_y); 在此的功能就相当于执行一个简单的判断操作，我们用来判断x和y的类型是否一致。别小看了这句代码，如果学会了使用它会给你的代码带来不少的便捷。下面给出一个小小的事例：

[cpp]

#include<stdio.h>

void print()

{

printf("hello world!!!\n");

return ;

}

void main(int argc,char*argv)

{

print();

return ;

}

运行结果为：

[cpp]

hello world!!!

Press any key to continue

现在我们来修改下代码后看看运行结果：

[cpp]

#include<stdio.h>

void print()

{

printf("hello world!!!\n");

return ;

}

void main(int argc,char*argv)

{

#define print() ((void)(3))

print();

return ;

}

运行结果为：

[cpp]

Press any key to continue

这儿的结果没有了我们之前的那句hello world!!!，可以看出这个时候函数并没有被调用，这是因为我们使用了#define print() ((void)(3))，使得之后调用函数print()转换为了一个空操作，所以这个函数在接下来的代码中都不会被调用了，就像被“冲刷掉”了一样。看到这儿你是不是想起我们之前的那篇《C语言的那些小秘密之断言》了呢，我们同样可以使用这种方法来实现断言的关闭，方法与之类似，在此就不再讲解了，有兴趣的读者可以自己试试。讲到这儿似乎应该结束了，但是细心的读者会有另外一个疑惑？在#define min(x,y) ({ typeof(x) _x = (x); typeof(y) _y = (y); (void) (&_x == &_y); _x < _y ? _x : _y; })中，我们为什么要使用像typeof(y) _y = (y)这样的转换呢？而不直接使用typeof(x)==typeof(y)或者(void) (&x == &y); x < y ? x : y; 呢？如果我们使用typeof(x)==typeof(y)就好比使用了char==int一样，这是不允许的。我们使用一个typeof(y) _y = (y)这样的转换，这是为了防止x和y为一个表达式的情况，如x=i++之类的，如果不转换的话i++就多执行了几次操作，得到的不是我们想要的结果，但是如果我们使用了typeof(y) _y = (y)这样的转换，那就不会出现这样的问题了。下面我们来看看如何使用宏定义实现变参，先看看实现方法。

#define print(...) printf(__VA_ARGS__)

看看上面的宏，其中“...”指可变参数。实现的可变参数的实现方式就是使用“...”所代表的内容替代__VA_ARGS__，看看下面的代码就知道了。

[cpp]

#include<stdio.h>

#define print(...) printf(__VA_ARGS__)

int main(int argc,char*argv)

{

print("hello world----%d\n",1111);

return 0;

}

运行结果为：

[cpp]

root@ubuntu:/home/shiyan# ./arg

hello world----1111

接着往下看。

#define printf (tem, ...) fprintf (stdout, tem, ## __VA_ARGS__)

如有对fprintf不熟悉的读者可以自己查查函数手册，在此不再讲解。

[cpp]

#include<stdio.h>

#define print(temp, ...) fprintf(stdout, temp, ##__VA_ARGS__)

int main(int argc,char*argv)

{

print("hello world----%d\n",1111);

return 0;

}

运行结果为：

[cpp]

root@ubuntu:/home/shiyan# ./arg

hello world----1111

temp在此的作用为设定输出字符串的格式，后边“...”为可变参数。现在问题来了，我们在宏定义中为什么要使用“##”呢？如果我们没有使用##会怎么样呢？看看下面的代码：

[cpp]

#include<stdio.h>

#define print(temp, ...) fprintf(stdout, temp, __VA_ARGS__)

int main(int argc,char*argv)

{

print("hello world\n");

return 0;

}

编译时发生了如下错误：

[cpp]

root@ubuntu:/home/shiyan# gcc arg.c -o arg

arg.c: In function ‘main’:

arg.c:7:2: error: expected expression before ‘)’ token

为什么会出现上面的错误呢，现在我们来分析下，我们进行下宏替换，print("hello world\n")就变为了fprintf(stdout, "hello world\n",)这样我们就发现了后面出现了一个逗号，所以导致了错误，如果有“##”就不会出现这样的错误了，这是因为如果可变参数被忽略或为空的时候，“##”操作将使预处理器去除掉它前面的那个逗号。如果存在可变参数时候，它也能正常工作。讲了“##”，我们当然也要讲讲“#”。先来看看下面一段代码：

[cpp]

#include<stdio.h>

#define return_exam(p) if(!(p)) \

{printf("error: "#p" file_name:%s\tfunction_name:%s\tline:%d .\n",\

__FILE__, __func__, __LINE__); return 0;}

int print()

{

return_exam(0);

}

int main(int argc,char*argv)

{

print();

printf("hello world!!!\n");

return 0;

}

运行结果为：

[cpp]

root@ubuntu:/home/shiyan# ./arg

error: 0 file_name:arg.c function_name:print line:9 .

hello world!!!

我们发现在运行结果中打印出了出错的文件名、函数名、以及行号。采用宏定义来检测函数的返回值是否正确，仅仅是为了体现出我们要讲解的宏，所以代码做了最大的简化工作，读者在自己编写代码时候要学会这样的检测方式。“#”的作用就是将其后面的宏参数进行字符串化操作，就是在宏变量进行替换之后在其左右各加上一个上双引号，这就使得"#p"变味了""p""我们发现这样的话刚好两边的“""”就消失了。下面来看看最后一个知识点条件编译。

三、条件编译

条件编译命令#if、#else、#elif、#endif、#ifdef、#ifndef，条件编译指令的意思很简单，跟我们学习的if语句类似。

一般格式

#if 常量表达式

程序段1；

[#else

程序段2；]

#endif

功能：当表达式为非0（“逻辑真”）时，编译程序段1，否则编译程序段2。

一般格式

#ifdef 标识符

程序段1；