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预处理器

C 预处理器

C 预处理器不是编译器的组成部分,但是它是编译过程中一个单独的步骤。简言之,C 预处理器只不过是一个文本替换工具而已,它们会指示编译器在实际编译之前完成所需的预处理。我们将把 C 预处理器(C Preprocessor)简写为 CPP。

所有的预处理器命令都是以井号(#)开头。它必须是第一个非空字符,为了增强可读性,预处理器指令应从第一列开始。下面列出了所有重要的预处理器指令:

指令 描述
#define 定义宏
#include 包含一个源代码文件
#undef 取消已定义的宏
#ifdef 如果宏已经定义,则返回真
#ifndef 如果宏没有定义,则返回真
#if 如果给定条件为真,则编译下面代码
#else #if 的替代方案
#elif 如果前面的 #if 给定条件不为真,当前条件为真,则编译下面代码
#endif 结束一个 #if……#else 条件编译块
#error 当遇到标准错误时,输出错误消息
#pragma 使用标准化方法,向编译器发布特殊的命令到编译器中

预处理器实例

分析下面的实例来理解不同的指令。

`#define MAX_ARRAY_LENGTH 20`

这个指令告诉 CPP 把所有的 MAX_ARRAY_LENGTH 替换为 20。使用 #define 定义常量来增强可读性。

`#include <stdio.h>
#include "myheader.h"`

这些指令告诉 CPP 从系统库中获取 stdio.h,并添加文本到当前的源文件中。下一行告诉 CPP 从本地目录中获取 myheader.h,并添加内容到当前的源文件中。

`#undef  FILE_SIZE
#define FILE_SIZE 42`

这个指令告诉 CPP 取消已定义的 FILE_SIZE,并定义它为 42。

`#ifndef MESSAGE
   #define MESSAGE "You wish!"
#endif`

这个指令告诉 CPP 只有当 MESSAGE 未定义时,才定义 MESSAGE。

`#ifdef DEBUG
   /* Your debugging statements here */
#endif`

这个指令告诉 CPP 如果定义了 DEBUG,则执行处理语句。在编译时,如果您向 gcc 编译器传递了 -DDEBUG 开关量,这个指令就非常有用。它定义了 DEBUG,您可以在编译期间随时开启或关闭调试。

预定义宏

ANSI C 定义了许多宏。在编程中您可以使用这些宏,但是不能直接修改这些预定义的宏。

描述
__DATE__ 当前日期,一个以 "MMM DD YYYY" 格式表示的字符常量。
__TIME__ 当前时间,一个以 "HH:MM:SS" 格式表示的字符常量。
__FILE__ 这会包含当前文件名,一个字符串常量。
__LINE__ 这会包含当前行号,一个十进制常量。
__STDC__ 当编译器以 ANSI 标准编译时,则定义为 1。

让我们来尝试下面的实例:

`#include <stdio.h>

int main() {
   printf("File :%s\n", __FILE__ );
   printf("Date :%s\n", __DATE__ );
   printf("Time :%s\n", __TIME__ );
   printf("Line :%d\n", __LINE__ );
   printf("ANSI :%d\n", __STDC__ );

}`

尝试一下

当上面的代码(在文件 test.c 中)被编译和执行时,它会产生下列结果:

`File :test.c
Date :Jun 2 2012
Time :03:36:24
Line :8
ANSI :1`

预处理器运算符

C 预处理器提供了下列的运算符来帮助您创建宏:

宏延续运算符(\)

一个宏通常写在一个单行上。但是如果宏太长,一个单行容纳不下,则使用宏延续运算符(\)。例如:

`#define  message_for(a, b)  \
    printf(#a " and " #b ": We love you!\n")`
字符串常量化运算符(#)

在宏定义中,当需要把一个宏的参数转换为字符串常量时,则使用字符串常量化运算符(#)。在宏中使用的该运算符有一个特定的参数或参数列表。例如:

`#include <stdio.h>

#define  message_for(a, b)  \
    printf(#a " and " #b ": We love you!\n")

int main(void) {
   message_for(Carole, Debra);
   return 0;
}`

尝试一下

当上面的代码被编译和执行时,它会产生下列结果:

`Carole and Debra: We love you!`
标记粘贴运算符(##)

宏定义内的标记粘贴运算符(##)会合并两个参数。它允许在宏定义中两个独立的标记被合并为一个标记。例如:

`#include <stdio.h>

#define tokenpaster(n) printf ("token" #n " = %d", token##n)

int main(void) {
   int token34 = 40;

   tokenpaster(34);
   return 0;
}`

尝试一下

当上面的代码被编译和执行时,它会产生下列结果:

`token34 = 40`

这是怎么发生的,因为这个实例会从编译器产生下列的实际输出:

`printf ("token34 = %d", token34);`

这个实例演示了 token##n 会连接到 token34 中,在这里,我们使用了字符串常量化运算符(#)标记粘贴运算符(##)

defined() 运算符

预处理器 defined 运算符是用在常量表达式中的,用来确定一个标识符是否已经使用 #define 定义过。如果指定的标识符已定义,则值为真(非零)。如果指定的标识符未定义,则值为假(零)。下面的实例演示了 defined() 运算符的用法:

`#include <stdio.h>

#if !defined (MESSAGE)
   #define MESSAGE "You wish!"
#endif

int main(void) {
   printf("Here is the message: %s\n", MESSAGE);  
   return 0;
}`

尝试一下

当上面的代码被编译和执行时,它会产生下列结果:

`Here is the message: You wish!`

参数化的宏

CPP 一个强大的功能是可以使用参数化的宏来模拟函数。例如,下面的代码是计算一个数的平方:

`int square(int x) {
   return x * x;
}`

我们可以使用宏重写上面的代码,如下:

`#define square(x) ((x) * (x))`

在使用带有参数的宏之前,必须使用 #define 指令定义。参数列表是括在圆括号内,且必须紧跟在宏名称的后边。宏名称和左圆括号之间不允许有空格。例如:

`#include <stdio.h>

#define MAX(x,y) ((x) > (y) ? (x) : (y))

int main(void) {
   printf("Max between 20 and 10 is %d\n", MAX(10, 20));  
   return 0;
}`

当上面的代码被编译和执行时,它会产生下列结果:

`Max between 20 and 10 is 20`
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