C语言预处理指令-学习二十一

XG.孤梦

发布于 2022-03-01 14:15:38

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预处理命令概述

所谓编译预处理就是在编译程序对C源程序进行编译前，由编译预处理程序对这些编译预处理指令行进行处理的过程。
C语言中，以 “#” 开头的行，都称为编译预处理指令行，每行的末尾 没有“;” 。
C提供的预处理功能主要有以下3种:
- 宏定义
- 文件包含
- 条件编译

宏定义

无参宏

无参宏的定义格式：
- #define 标识符 字符串
- define 为宏定义命令。
- 标识符 为所定文的宏名，通常用大写字母表示，以便于与变量区别。
- 字符串 可以是常数、表达式等。
例如：
- #define PAI 3.1415926
“宏”：用一个标识符来表示一个字符串。
“宏名”：被定义为“宏”的标识符。
“宏替换”:在编译预处理时，预处理程序将程序中所有出现的“宏名”，都用宏定义中的字符串去替换。完成后，才将程序交给编译程序去处理。
使用宏定义的优点：
- 可提高源程序的可维护性;
- 可提高源程序的可移植性;
- 减少源程序中重复书写字符串的工作量。
关于宏定义几点说明：
- 宏名一般用大写字母表示，以示与变量区别。但这并非是语法规定。
- 宏定义不是C语句，所以不能在行尾加分号。
- 在宏展开时，预处理程序仅按宏定义简单替换宏名，而不作任何检查。
- 宏定义命令#define出现在函数的外部，宏名的有效范围是:从定义命令之后，到本文件结束。
- 在进行宏定义时，可以引用已定义的宏名。
  - 例如：
  - # defineR 3
  - # define PI 3.14159
  - # define S PI*R*R
对双引号括起来的字符串内的字符，即使与宏名同名，也不进行宏展开。
- 例如： printf("R=%f,S=%f",R,S)
符号常量
- 在定义无参宏时，如果宏定义中的“字符串”是一个常量，则相应的““宏名” 称为“符号常量”。
例子：

#include<stdio.h>
#define A 1+2   // 没有括号

void main() {
    int a;
    a = A * 2;   // 替换后 a = 1+ 2 * 2 所以a = 5

    printf("a = %d,A = %d\n", a, A);
}

有参宏

有参宏的定义格式：
- #define 宏名(参数表) 字符串
例如：
- #define ADD(X,Y) (X+Y)
有参宏的调用和宏展开
- 调用格式：宏名(实参表)
- 宏展开：用宏调用提供的实参字符串，直接替换宏定义命令行中相应形参字符串，非形参字符保持不变。
例子：

#include<stdio.h>
#define PAI 3.1415926
#define S(r) PAI*(r)*(r)

void main() {
    double a;
    printf("请输入半径：\n");
    scanf_s("%lf", &a);
    printf("半径为%.2f的圆的面积：%.2f\n", a, S(a));
    
}

关于有参宏的几点说明:
1.定义有参宏时，宏名与左圆括号之间不能留有空格。
- #define S(r) PAI*(r)*(r)
- 上例中在 S 和 (r) 之间，不能有空格。如果写成了 #define S (r) PAI*(r)*(r)
- 表示 宏名S 所替换的字符串为 (r) PAI*(r)*(r) 。
2.有参宏定义中，形参不分配内存单元，因此形参不必做类型定义; 而宏替换中的实参有具体的值要用它们去代换形参，因此实参必须做类型说明。
- 在有参宏中，只是符号替换。
3.调用有参宏名时，一对圆括号必不可少，圆括号中实参的个数应该与形参个数相同，如果有多个参数，参数之间用逗号隔开。
4.在宏定义中的形参是标识符，而宏调用中的实参可以是表达式。宏替换时对实参表达式不做计算直接照原样替换。
5.在宏定义中，字符串内的形参和整个表达式通常要用括号括起来以避免出错。
例子：

# include< stdio.h >
# define A(X,Y) X*Y

void main()
{
    int a, s;
    float w;

    printf("请输入a的值:\n");
    scanf_s("%d", &a);
    s = A(a, a + 1);
    w = 6 / A(a, a);

    printf("s = a*a+1 = %d,w = 6/a*a = %.2f\n", s, w);
}

写成如下形式: #define A(X,Y) (X)*(Y)
第1次调用宏计算 s 值时，宏替换后的语句: s = ((a)*(a+1));
第2次调用么计算 w 值时，宏替换后的语句: w = 6/((a)*(a));
结果就是 s = ((a)*(a+1)) = 42, w = 6/((a)*(a))= 6.00
宏定义时应在参数两侧加括号，也应在整个字符串外加括号。

文件包含

文件包含是指在一个文件中，去包含另一个文件的全部内容。 C语言用#include指令实现文件包含的功能。
文件包含的语法格式:
- 首先在源码当前目录下面寻找该头文件，此方法通常用于包含自己定义的头文件。 #include "文件名"
- 首先在编译器默认的include目录下寻找该头文件，此方法通常用于包含标准库头文件。 #include <文件名>
例如：
- #include <stdio.h>
- #include <math.h>
- #include "diy.h"
在编译预处理阶段，预处理程序将用指定文件中的内容来替换此行。从而把指定的文件和当前的源程序文件连成一个源文件。
如果程序很大，最好分为几个不同的文件，每个文件含有一组函数。这些文件用#include将它们包含在主程序的开始处。
有一些函数和宏几乎所有的程序中都会用到。可以将这些常用函数和宏定义存放在一个文件中，将这个文件包含在所写的程序中，该文件的内容就会插到程序中。
被包含的文件扩展名可以为 .h ,此扩展名为头文件。一般包含在程序的头部。
所有库函数被分成不同的类别，存放于不同的文件中。
使用文件包含命令时要注意以下几点:
- 1.当被包含文件修改后，包含该文件的源程序必须重新进行编译连接。
- 2.一个文件包含命令只能指定一个被包含文件，如果要包含多个文件，则应使用多个文件包含命令。
  - #include <stdio.h>
  - #include <string.h>
  - #include <math.h>
3.文件包含允许嵌套，即在一个被包含的文件中又可包含另一个文件。

在编译预处理时，要对 #include 命令进行”文件包含”处理,将 f2.c 的全部内容插入到 #include"f2.c" 命令处，得到所示的结果.在编译时,对 f1.c 作为一个源文件单位进行编译。

条件编译

如果希望程序中的一部分只在满足一定条件时才进行编译，也就是对这部分内容指定编译的条件，可以使用条件编译实现。
条件编译有以下几种形式:
- 形式一

#ifdef 标识符
    程序段1
#else
    程序段2
#endif

// 或者

#ifdef 标识符
    程序段1
#endif

功能：若标识符是已被宏定义指令定义过的宏名，则只对程序段1进行编译，程序段2不参加编译; 否则只对程序段2进行编译，程序段1不参加编译。
形式二

#ifndef 标识符  // if n def
    程序段1
#else
    程序段2
#endif

功能：若标识符是未被宏定义指令定义过的宏名，则只对程序段1进行编译，程序段2不参加编译; 否则只对程序段2进行编译，程序段1不参加编译。与形式一刚好相反。
形式三

#if 常量表达式
    程序段1
#else
    程序段2
#endif

功能：如常量表达式的值为真(非0)，则对程序段1进行编译，否则对程序段2进行编译。因此可以使程序在不同条件下，完成不同的功能。
例子

#include <stdio.h>
#define DEBUG 0

void main()
{
    #if DEBUG
        printf("Debugging...\n");
    #else
        printf("Running...\n");
    #endif
}