详解C语言预处理器

C预处理器在预处理器在源代码编译之前,对其进行一些文本性质的操作,它的主要任务包括:

  • 删除注释;
  • 插入被#include指令所包含的的文件内容;
  • 定义和替换由#define指令定义的符号;
  • 确定代码的部分内容是否应该根据一些条件编译指令进行编译;

预定义符号

下表总结了预处理器定义的符号,它们的值是字符串常量或是十进制数字常量

符号 样例值 含义
FILE "name.c" 进行编译的文件名
LINE 25 文件的当前行号
DATE "jan 31 1997" 文件被编译的日期
TIME "18:04:30" 文件被编译的时间

define

#define的一般形式如下:

#define name staff

有了这条指令,每当有符号name出现在这条指令后面时,预处理器就会把它替换成staff.

替换文本并不仅限于数值字面常量。#define指令,可以把任何文本替换到程序中,下面有几个例子。

#define reg register
#define do_forever for(;;)
#define CASE break;case

如果定义中的staff非常长,它可以分成几行,除了最后一行之外,每行都要加上一个反斜杠(\),如下面的例子:

#define DEBUG_PRINT printf("File % line %d:"\
                           "x=%d,y=%d,z=%d",\
                            __FILE__,__LINE__,\
                             x,y,z)

#define机制包括了一个规定,允许把参数替换到文本中,这种实现通常称为定义宏,下面是宏的定义方式:

#define  name(parameter_list)  stuff
  • 参数列表的左括号必须与name紧邻,如果两者之间出现空白,列表参数就会被解释为stuff的一部分。
  • stuff每个参数加上括号以及整个stuff加上括号避免引起歧义,如下:
define  DOUBLE(x)  ((x)+(x))

函数与宏

宏的优点或缺点:

优点:

  • 使用宏比使用函数在程序的规模速度方面更胜一筹;
  • 宏与类型无关;
  • 使用宏可以完成函数无法完成的操作;

缺点:

  • 每次使用宏,一份宏定义的代码的拷贝都将插入到程序中——除非宏非常短,否则使用宏大幅度增加程序的长度;
 /*宏与类型无关的例子*/
#define  MAX(a,b)  ((a) > (b) ? (a) : (b)) 
/*使用宏可以处理函数无法处理的例子*/
#define  MALLOC(n,type)  ((type*)malloc((n) * sizeof(typpe)))

undef

这条指令用于移除一个,使用形式如下:

#undef name

如果一个现存的名字需要被重新定义,那么它的就定义必须使用#undef移除。

条件编译

在编译的过程中,如果我们可以选择某条语句或某组语句进行翻译或忽略将会很方便,条件编译能够很好的满足上述假想,有两种条件编译的形式:

  • 第一种形式:
#if  constant-expression 
  statements
#endif
  • 第二种形式:
#if  constant-expression 
  statements
#elif  constant-expression 
  other statements...
#else
  other statements
#endif
  • constant-expression 常量表达式(字面值常量或是#define定义的符号),由预处理器进行求值;
  • 如果constant-expression为真,那么statemens被正常编译,否则被忽略;
  • elif的个数没有限制,每个constant-expression 只有当前面所有的常量表达式的值都为假时才会被编译,#else子句中的语句只有当前面的所有常量表达式的值都为假时才被编译,其它情况下都被忽略。

是否被定义

测试一个符号是否被定义也是可能的,它的使用形式如下:

  • 第一组等价形式:
#if defined(symbol)
#ifdef symbol
  • 第二组等价形式:
# if !defined(symbol)
#ifndef symbol

嵌套指令

条件编译的指令可以相互嵌套,如下:

#if defined(OS_UNIX)
    #ifdef OPTION1
      unix_version_of_option1();
    #endif
    #ifdef OPTION2
      unix_version_of_option2();
    #endif
#elif defined(OS_MDOS)
    #ifdef OPTION2
          msdos_version_of_option2();
   #endif
#endif

文件包含

#include指令使另一个文件的内容被编译,这种替换的方式很简单:预处理器首先将这些指令删除,并用包含的内容取而代之,一个头文件被包含了多少次就实际被编译了多少次。

函数库文件的包含

函数库文件的包含使用下面的语法:

#include <filename>

本地文件包含

本地库文件的包含使用下面的语法:

#include "filename"

处理本地头文件的一种策略就是在源文件所在的当前目录进行查找,如果该头文件未找到,编译器就像查找函数库头文件一样在标准位置查找本地头文件。

嵌套文件包含

多重包含在绝大多数情况下出现于大型程序中,他往往需要使用很多头文件,避免多重包含可以使用下面这种编写方式来编写头文件

#ifndef _HEADERNAME_H
#define _HEADERNAME_H
/*
*All the stuff that you want in the header file
*/
#endif

当头文件第一次被包含时,它正常处理,再次包含,它的所有内容被忽略。

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