编译器助手 — 预处理指令

在源代码的编译过程中,会需要一些机制来完成以下的一些功能:在编译时包含其他源文件、定义宏、根据条件决定编译时是否包含某些代码。要完成这些工作,就需要使用预处理程序。尽管在目前绝大多数编译器都包含了预处理程序,但通常认为它们是独立于编译器的。预处理过程通过读入源代码,检查包含预处理指令的语句和宏定义,对源代码进行相应的转换,并产生新的源代码提供给编译器。

预处理指令是以#号开头的代码行。#号必须是该行除了任何空白字符外的第一个字符。#后是指令关键字,在关键字和#号之间允许存在任意个数的空白字符。整行语句构成了一条预处理指令,该指令将在编译器进行编译之前对源代码做某些转换。预处理过程先于编译器对源代码进行处理,还会删除程序中的注释和多余的空白字符。

1.宏

宏定义了一个代表特定内容的标识符。预处理过程会把源代码中出现的宏标识符替换成宏定义时的值。宏最常见的用法是定义代表某个值的全局符号。宏的第二种用法是定义带参数的宏,这样的宏可以象函数一样被调用,但它是在调用语句处展开宏,并用调用时的实际参数来代替定义中的形式参数。#define预处理指令是用来定义宏的,宏的作用范围是从宏定义的那一行开始,直到文件尾。

无参宏

定义格式:

#define宏名 宏体

作为一种约定,习惯上总是全部用大写字母来定义宏,这样易于把程序宏的宏标识符和一般变量标识符区别开来。另一种常见的宏标识符习惯以 k 开头,如#define kLength 20。宏定义结尾不能使用分号,因为宏是一种替换机制,是用宏体部分所有的字符串替换宏名,如果加了分号,会将分号也替换进去。

// 定义了一个符号常量,用PI这个符号代表常量3.14,在后面代码中要用到3.14的时候都可以用PI代替

#definePI3.14

// 定义了一个符号常量,用LARGE代表(100 + 100),宏体中常量多于一个时需要用一对()括起来

#defineLARGE(100+100)

// 定义了一个符号常量,用NAME代表了一个字符串"www.hcios.com"

#defineNAME"www.hcios.com"

// 定义了一个符号常量,用AND代表了 && 符号

#defineAND&&

// 在宏定义中,可以使用另一个宏定义的值

#defineTWO_PI(2.0*PI)

floatp=PI;

NSLog(@"p = %f",p);

floatp2=TWO_PI;

NSLog(@"p2 = %f",p2);

intl=LARGE;

NSLog(@"l = %d",l);

char*name=NAME;

NSLog(@"name = %s",name);

inta=2;

if(a>0AND a!=3){

NSLog(@"a = %d",a);

}

有参宏

定义格式:

#define宏名(参数列表) 宏体

// 定义一个有一个参数的宏,求参数的平方值

#defineSQUARE(a)((a)*(a))// 宏体中所有的参数必须用一对()括起来

inta=3,b=4;

NSLog(@"square = %d\n",SQUARE(a+b));// ((3 + 4) * (3 + 4))

// \ 被称为续行符号,表示下一行是本行的延续。在 \ 符号所在行之后不能加任何空白字符

// 定义一个有两个参数的宏,求两个参数中较大的值,宏体可以是某些代码段,用{}括起来

#defineLARGER(a,b)({\

intm=a,n=b;m>n?m:n;\

})

// 上面的代码相当于 #define LARGER(a, b) ({int m = a, n = b; m > n ? m :n;})

a=3,b=4;

NSLog(@"larger = %d\n",LARGER(a,b));

宏体中的参数要打上括号,因为宏体中传入的参数可以是一个表达式,如果不将参数打括号,那么可能遇到混合运算的时候可能会出现错误,例如上面的求平方的例子,参数不打括号那么计算的值会变成如下的情况:

(3 + 4 * 3 + 4)

上面的情况不是我们想要的,所以我们在使用有参数的宏时注意给参数打括号。

#运算符

// 出现在宏定义中的 # 运算符把跟在其后的参数转换成一个字符串。有时把这种用法的 # 称为字符串化运算符。

#defineSTRING(n)#n

NSLog(@"%s",STRING(1234abcd));

宏定义中的#运算符告诉预处理程序,把源代码中任何传递给该宏的参数转换成一个字符串。

##运算符

// ##运算符用于把参数连接到一起。预处理程序把出现在##两侧的参数合并成一个符号。

#defineCONNECT(a,b,c)(a##b##c)

NSLog(@"%f",CONNECT(13.6,2,3));

除非需要或者宏的用法恰好和手头的工作相关,否则很少有程序员会知道##运算符,绝大多数程序员从来没用过它。

2.条件指令编译

条件编译指令将决定哪些代码被编译,而哪些是不被编译的。根据表达式的值或者某个特定的宏是否被定义来确定编译条件。

#if

#if 指令检测跟在关键字后的宏或者常量表达式的值,如果值为真,则编译后面的代码,直到出现#else、#elif或#endif为止,反之则不执行。

#defineCODING1

// 如果 CODING 值为真时,输出coding...;若 CODING 值为假且 PLAYING 值为真时,输出playing...;否则输出unknown

// #if 和 #endif 配对出现,#endif 用于终止 #if 预处理指令

#if CODING

NSLog(@"coding...");

#elifPLAYING

NSLog(@"playing...");

#else

NSLog(@"unknown");

#endif

#elif

#elif 预处理指令综合了 #else 和 #if 指令的作用,类似于else if。

#definePLAYING1

#if CODING

NSLog(@"coding...");

#elifPLAYING

NSLog(@"playing...");

#else

NSLog(@"unknown");

#endif

#else

#else 指令用于某个 #if 指令之后,当前面的 #if 指令的条件不为真时,就编译 #else 后面的代码。

#if CODING

NSLog(@"coding...");

#elifPLAYING

NSLog(@"playing...");

#else

NSLog(@"unknown");

#endif

#ifdef

#ifdef 等价于 #if defined,如果后面跟的宏被定义过,则执行下面的代码。

#defineRUN

#ifdefRUN

NSLog(@"defined...");

#endif

#ifndef

#ifdef 和 #ifdef 相反,如果后面跟的宏没有被定义过,则执行下面的代码。

#ifndefRUN

NSLog(@"not defined...");

#endif

3.文件包含

#include

#include 预处理指令的作用是在指令处展开被包含的文件。包含可以是多重的,也就是说一个被包含的文件中还可以包含其他文件。标准C编译器至少支持八重嵌套包含。但是在一个文件中写两个 一样的#include “类名.h”会报错,编译器会认为对同一个文件重复的引用了。

在程序中包含头文件有两种格式:

#include <类名.h>

#include “类名.h”

第一种方法是用尖括号把头文件括起来。这种格式告诉预处理程序在编译器自带的或外部库的头文件中搜索被包含的头文件。第二种方法是用双引号把头文件括起来。这种格式告诉预处理程序在当前被编译的应用程序的源代码文件中搜索被包含的头文件,如果找不到,再搜索编译器自带的头文件。

采用两种不同包含格式的理由在于,编译器是安装在公共子目录下的,而被编译的应用程序是在它们自己的私有子目录下的。一个应用程序既包含编译器提供的公共头文件,也包含自定义的私有头文件。采用两种不同的包含格式使得编译器能够在很多头文件中区别出一组公共的头文件。

#import

#import 大部分功能和 #include 是一样的,但是他解决了重复引用的问题,我们在引用文件的时候不用再去自己处理重复引用的错误了。

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