C语言预处理过程详细介绍

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。

__FILE__ //进⾏编译的源⽂件 
__LINE__ //⽂件当前的⾏号 
__DATE__ //⽂件被编译的⽇期 
__TIME__ //⽂件被编译的时间 
__STDC__ //如果编译器遵循ANSI C，其值为1，否则未定义 

这些符号可以直接用比如：

printf("file:%s line:%d\n", __FILE__, __LINE__);

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预处理指令

预处理指令，也就是 #define

#define有两种用法

1. 定义符号（常量）
2. 定义宏

在预处理指令中，如果指令有些长，可以使用续行符。

定义常量

#define name stuff   //前面是名字，中间是空格，后面是内容

在预处理指令定义常量的时候，内容可以是整型，可以是字符或字符串，还可以是函数，或者代码等。

并且可以加分号，不过需要注意的是，加上分号后，替换时也要考虑到分号的存在。

定义宏

#define name( parament-list ) stuff   //名字、紧挨着的是参数、空格、内容

#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（define macro）

定义宏和定义常量的区别在于：宏是有参数的
而且：参数必须紧挨着名字
参数可以是多个，在括号内用逗号隔开
参数是不进行计算的，因此参数不能写成表达式的形式（原因在于，预处理只做替换不做运行）如果想要放表达式，宏的内容外层可以放括号。

注意：
参数列表的左括号必须与name紧邻，如果两者之间有任何空白存在，参数列表就会被解释为stuff的⼀部分。

宏的内容尽量带括号（如这样：）
#define DOUBLE(x) ((x)+(x))

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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。

潜在的问题是，可能会出现重复计算。

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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。

1. 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。（先替换参数，再替换整体）
2. 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。
3. 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：

1. 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。（不可以调用自身）
2. 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。（所有字符串中的参数不被替换）

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宏和函数

那为什么不用函数来完成这个任务？
原因有二：

1. 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。
2. 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。反之宏可以适用于整型、长整型、浮点型等任意类型。宏的参数是类型无关关的。

和函数相比宏的劣势：

1. 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长度。
2. 宏是没法调试的。
3. 宏由于类型无关，也就不够严谨。
4. 宏可能会带来运算符优先级的问题，导致程容易出现错。

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#和##

#
#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“。（参数仅保留在字符串层面而不会替换成值）

#define p(a) printf("the value of "#a" is %d" ,a)int main()
{int i = 3;p(i);return 0;
}

##
##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。

#define add(type) \
type type##add(type a,type b)\
{						\return a>b?a:b;		\
}						使用宏确定函数内容（函数模版）add(int);       创建函数
add(char);      创建函数
add(long);      创建函数int main()
{int i = 3;int o = 4;intadd(i, o);     使用函数return 0;
}

重点：宏的代码一定是不可或者说不容易去调试的

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命名约定

宏名全部大写
函数名不要全部大写

仅只是建议或者约定俗成

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undef

这条指令用于移除⼀个宏定义

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。（不是所有的编译器都可以，至少 VS 不可以）
例如：当我们根据同⼀个源文件要编译出⼀个程序的不同版本的时候，这个特性有点用处。（假定某个程序中声明了⼀个某个长度的数组，如果机器内存有限，我们需要⼀个很小的数组，但是另外⼀个机器内存大些，我们就需要⼀个数组能够大些。）

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。

比如说：
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。

int main()
{
#if 0printf("hehe!");
#endifreturn 0;
}

#if 后面为真执行编译，为假不编译（可看做注释掉了）
if 和 endif 之间为范围

多分支条件编译如下

#define M 2
int main()
{
#if M==1;                 //开始pritnf("hehe");        //分支其一
#elif M>0printf("heiehi");      //分支其一
#elif M>100printf("gugugaga");     //分支其一#endif                      //结束return 0;}   

判断是否被定义

int main()
{
#if defined(M)     //如果定义了M，就打印hehe。printf("hehe");
#endifreturn 0;
}

int main()
{
#ifdef M       //等同于 #if defined（定义了M就执行下面代码）pritnf("hehe");
#endifreturn 0;
}

int main()
{
#if !defined(M)     //如果没有定义M，就执行下面代码。printf("hehe");
#endifreturn 0;
}

int main()
{
#ifndef M     //等同于 #if !defined（定义了M就执行下面代码）pritnf("hehe");
#endifreturn 0;
}

嵌套指令

int main()
{
#ifndef M#ifndef Nprintf("hehe");    //嵌套了一层，和if语句相当#endif
#endif
}

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头文件的包含

头文件的包含方式不同，所使用的调查策略也不同

#include"add.h"      //本地头文件用双引号
#include<stdio.h>    //标准库函数前用尖括号

本地头文件

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。

库文件包含

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 “ ” 的形式包含？

• 答案是肯定的，可以，但是这样做查找的效率就低些，也不容易区分是库文件还是本地文件。

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 #include 指令的地方一样。

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。

一个头文件被包含10次，那就实际被编译10次，如果重复包含，对编译的压力就比较大。

为避免重复编译占用资源，可以使用条件编译：

#ifndef M      //只有在没有编译过的情况下才编译
#define Mint add(int a, int b)
{return a + b;
}#endif

方法二：

#pragma once        //这句代码可以让此头文件只编译一次int add(int a, int b)
{return a + b;
}

（首次预处理系统学习完毕）