C中的預(yù)處理命令

C中的預(yù)處理命令是由ANSIC統(tǒng)一規(guī)定的，但它不是C語言的本身組成部分，不能直接對它們進(jìn)行編譯，因?yàn)榫幾g程序無法識別它們。必須對程序進(jìn)行通常的編譯（包括詞法和語法分析，代碼生成，優(yōu)化等）之前，先對程序中這些特殊的命令進(jìn)行“預(yù)處理”，例如：如果程序中用#include命令包含一個文件“stdio.h”，則在預(yù)處理時，將stdio.h文件中的實(shí)際內(nèi)容代替該命令。經(jīng)過預(yù)處理后的程序就像沒有使用預(yù)處理的程序一樣干凈了，然后再由編譯程序?qū)λM(jìn)行編譯處理，得到可供執(zhí)行的目標(biāo)代碼。現(xiàn)在的編譯系統(tǒng)都包括了預(yù)處理，編譯和連接部分，在進(jìn)行編譯時一氣呵成。我們要記住的是預(yù)處理命令不是C語言的一部分，它是在程序編譯前由預(yù)處理程序完成的。C提供的預(yù)處理功能主要有三種：宏定義，文件包含，條件編譯。它們的命令都以“#”開頭。一，宏定義：用一個指定的標(biāo)識符來代表一個字符串，它的一般形式為：#define標(biāo)識符字符串#definePI3.1415926我們把標(biāo)識符稱為“宏名”，在預(yù)編譯時將宏名替換成字符串的過程稱為“宏展開”，W#define是宏定義命令。幾個應(yīng)該注意的問題：1， 是用宏名代替一個字符串，也就是做簡單的置換，不做正確性檢查，如把上面例子中的1寫為小寫字母l，預(yù)編譯程序是不會報錯的，只有在正式編譯是才顯示出來。2， 宏定義不是C語句，不必在行未加分號，如果加了分號則會連分號一起置換。3，#define語句出現(xiàn)在程序中函數(shù)的外面，宏名的有效范圍為定義命令之后到本源文件結(jié)束，通常#define命令寫在文件開頭，函數(shù)之前，作為文件的一部分，在此文件范圍內(nèi)有效。4，可以用#undef命令終止宏定義的作用域。如：#definePI3.1415926main（）{}#undefPImysub（）{}則在mysub中PI不代表3.1415926。5， 在進(jìn)行宏定義時，可以引用已定義的宏名，可以層層置換。6， 對程序中用雙撇號括起來的字符串內(nèi)的字符，即使與宏名相同，也不進(jìn)行置換。7， 宏定義是專門用于預(yù)處理命令的一個專有名詞，它與定義變量的含義不同，只做字符替換不做內(nèi)存分配。帶參數(shù)的宏定義，不只進(jìn)行簡單的字符串替換，還進(jìn)行參數(shù)替換。定義的一般形式為：#define宏名（參數(shù)表）字符串如：#defineS（a,b）a*b,具體使用的時候是intarea;area=（2,3）;對帶參數(shù)的宏定義是這樣展開置換的：在程序中如果有帶參數(shù)的宏（如area=（2,3）），則按#define命令行中指定的字符串從左到右進(jìn)行置換。如果串中包含宏中的形參（如a,b），貝0將程序語句中的相關(guān)參數(shù)（可以是常量，變量，或表達(dá)式）代替形參。如果宏定義中的字符串中的字符不是參數(shù)字符（如上*），則保留，這樣就形成了置換的字符串。帶參數(shù)的宏與函數(shù)有許多相似之處，在調(diào)用函數(shù)時也是在函數(shù)名后的括號內(nèi)寫實(shí)參，也要求實(shí)參與形參的數(shù)目相等，但它們之間還有很大的不同，主要有：1， 函數(shù)調(diào)用時，先求出實(shí)參表達(dá)式的值，然后代入形參，而使用帶參的宏只是進(jìn)行簡單的字符替換。函數(shù)調(diào)用是在程序運(yùn)行時處理的，為形參分配臨時的內(nèi)存單元。而宏展開則是在編譯前進(jìn)行的，在展開時并不分配內(nèi)存單元，不進(jìn)行值的傳遞處理，也沒有返回值的概念。3， 對函數(shù)中的實(shí)參和形參都要定義類型，二者的類型要求一致，如不一致，應(yīng)進(jìn)行類型轉(zhuǎn)換；而宏不存在類型問題，宏名無類型，它的參數(shù)也無類型，只是一個符號代表，展開時代入指定的字符串即可。宏定義時，字符串可以是任何類型的數(shù)據(jù)。4， 函數(shù)調(diào)用只可得到一個返回值，而用宏可以設(shè)法得到幾個結(jié)果。5， 使用宏次數(shù)多時，宏展開后源程序長，因?yàn)闆]展開一次都使程序增長，而函數(shù)調(diào)用不會這樣。6， 宏替換不占運(yùn)行時間，只占編譯時間，而函數(shù)調(diào)用則占運(yùn)行時間（分配單元，保留現(xiàn)場，值傳遞，返回）。二，文件包含：一個源文件可以將另一個源文件的全部內(nèi)容包含進(jìn)來，即將另外的文件包含到本文件中。#include＜文件名〉或#include“文件名”感覺它像JAVA中的包，而它的作用像在J2EE中我們可以用*.xml做配置文件，然后各個模塊調(diào)用這個文件，但這個文件如果修改后，凡使用（包含）此文件的所有文件（因?yàn)槭褂脮r是拷貝了原來的一份）有都需要從新編譯，好像又失去了靈活的意義。在#include命令中，文件名可以用“”或＜＞括起來，它們的區(qū)別是用。時，系統(tǒng)到存放在用戶當(dāng)前目錄中尋找要包含的文件，若找不到，再按照標(biāo)準(zhǔn)方式查找（即按尖括號的方式查找）。一般說來，如果是為調(diào)用庫函數(shù)而用#include命令來包含相關(guān)的頭文件，則用＜＞，以節(jié)省查找時間。如果要包含的是用戶自己編寫的文件（這種文件一般都在當(dāng)前目錄中），一般用“”，若文件不在當(dāng)前目錄中，“”內(nèi)可給出文件路徑。三，條件編譯一般情況下，源程序中的所有行都參加編譯。但有時希望對其中一部分內(nèi)容只在滿足一定條件才進(jìn)行編譯，也就是對一部分內(nèi)容指定編譯的條件，這就是條件編譯。1，#indef標(biāo)識符程序段1#else程序段2#endif當(dāng)所指定的標(biāo)識符已經(jīng)被#include命令定義過，則在程序編譯階段只編譯程序1，否則編譯程序段2。2，#if表達(dá)式程序段1#else程序段2#endif優(yōu)點(diǎn)：采用條件編譯，可以減少被編譯的語句，從而減少目標(biāo)程序的長度，減少運(yùn)行時間，當(dāng)條件編譯段比較多時，目標(biāo)程序長度可大大減少。預(yù)處理過程掃描源代碼，對其進(jìn)行初步的轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生新的源代碼提供給編譯器。可見預(yù)處理過程先于編譯器對源代碼進(jìn)行處理。在C語言中，并沒有任何內(nèi)在的機(jī)制來完成如下一些功能：在編譯時包含其他源文件、定義宏、根據(jù)條件決定編譯時是否包含某些代碼。要完成這些工作，就需要使用預(yù)處理程序。盡管在目前絕大多數(shù)編譯器都包含了預(yù)處理程序，但通常認(rèn)為它們是獨(dú)立于編譯器的。預(yù)處理過程讀入源代碼，檢查包含預(yù)處理指令的語句和宏定義，并對源代碼進(jìn)行響應(yīng)的轉(zhuǎn)換。預(yù)處理過程還會刪除程序中的注釋和多余的空白字符。預(yù)處理指令是以#號開頭的代碼行。#號必須是該行除了任何空白字符外的第一個字符。#后是指令關(guān)鍵字，在關(guān)鍵字和#號之間允許存在任意個數(shù)的空白字符。整行語句構(gòu)成了一條預(yù)處理指令，該指令將在編譯器進(jìn)行編譯之前對源代碼做某些轉(zhuǎn)換。下面是部分預(yù)處理指令：指令 用途# 空指令，無任何效果#include 包含一個源代碼文件#define 定義宏#undef 取消已定義的宏#if 如果給定條件為真，則編譯下面代碼#ifdef 如果宏已經(jīng)定義，則編譯下面代碼#ifndef 如果宏沒有定義，則編譯下面代碼#elif 如果前面的#if給定條件不為真，當(dāng)前條件為真，則編譯下面代碼#endif 結(jié)束一個#if #else條件編譯塊#error 停止編譯并顯示錯誤信息一、文件包含#include預(yù)處理指令的作用是在指令處展開被包含的文件。包含可以是多重的，也就是說一個被包含的文件中還可以包含其他文件。標(biāo)準(zhǔn)C編譯器至少支持八重嵌套包含。預(yù)處理過程不檢查在轉(zhuǎn)換單元中是否已經(jīng)包含了某個文件并阻止對它的多次包含。這樣就可以在多次包含同一個頭文件時，通過給定編譯時的條件來達(dá)到不同的效果。例如：#defineAAA#include"t.c"#undefAAA#include"t.c"為了避免那些只能包含一次的頭文件被多次包含，可以在頭文件中用編譯時條件來進(jìn)行控制。例如：/*my.h*/#ifndefMY_H#defineMY_H#endif在程序中包含頭文件有兩種格式：#include<my.h>#include"my.h"第一種方法是用尖括號把頭文件括起來。這種格式告訴預(yù)處理程序在編譯器自帶的或外部庫的頭文件中搜索被包含的頭文件。第二種方法是用雙引號把頭文件括起來。這種格式告訴預(yù)處理程序在當(dāng)前被編譯的應(yīng)用程序的源代碼文件中搜索被包含的頭文件，如果找不到，再搜索編譯器自帶的頭文件。采用兩種不同包含格式的理由在于，編譯器是安裝在公共子目錄下的，而被編譯的應(yīng)用程序是在它們自己的私有子目錄下的。一個應(yīng)用程序既包含編譯器提供的公共頭文件，也包含自定義的私有頭文件。采用兩種不同的包含格式使得編譯器能夠在很多頭文件中區(qū)別出一組公共的頭文件。二、宏宏定義了一個代表特定內(nèi)容的標(biāo)識符。預(yù)處理過程會把源代碼中出現(xiàn)的宏標(biāo)識符替換成宏定義時的值。宏最常見的用法是定義代表某個值的全局符號。宏的第二種用法是定義帶參數(shù)的宏，這樣的宏可以象函數(shù)一樣被調(diào)用，但它是在調(diào)用語句處展開宏，并用調(diào)用時的實(shí)際參數(shù)來代替定義中的形式參數(shù)。#define指令#define預(yù)處理指令是用來定義宏的。該指令最簡單的格式是：首先神明一個標(biāo)識符，然后給出這個標(biāo)識符代表的代碼。在后面的源代碼中，就用這些代碼來替代該標(biāo)識符。這種宏把程序中要用到的一些全局值提取出來，賦給一些記憶標(biāo)識符。#defineMAX_NUM10intarray[MAX_NUM];for(i=0;i<MAX_NUM;i++)/*......*/在這個例子中，對于閱讀該程序的人來說，符號MAX_NUM就有特定的含義，它代表的值給出了數(shù)組所能容納的最大元素數(shù)目。程序中可以多次使用這個值。作為一種約定，習(xí)慣上總是全部用大寫字母來定義宏，這樣易于把程序紅的宏標(biāo)識符和一般變量標(biāo)識符區(qū)別開來。如果想要改變數(shù)組的大小，只需要更改宏定義并重新編譯程序即可。宏表示的值可以是一個常量表達(dá)式，其中允許包括前面已經(jīng)定義的宏標(biāo)識符。例如：#defineONE1#defineTWO2#defineTHREE(ONE+TWO)注意上面的宏定義使用了括號。盡管它們并不是必須的。但出于謹(jǐn)慎考慮，還是應(yīng)該加上括號的。例如：six=THREE*TWO;預(yù)處理過程把上面的一行代碼轉(zhuǎn)換成：six=(ONE+TWO)*TWO;如果沒有那個括號，就轉(zhuǎn)換成six=ONE+TWO*TWO;了。宏還可以代表一個字符串常量，例如：#defineVERSION"Version1.0Copyright(c)2003"帶參數(shù)的#define指令帶參數(shù)的宏和函數(shù)調(diào)用看起來有些相似?？匆粋€例子：#defineCube(x)(x)*(x)*(x)可以時任何數(shù)字表達(dá)式甚至函數(shù)調(diào)用來代替參數(shù)x。這里再次提醒大家注意括號的使用。宏展開后完全包含在一對括號中，而且參數(shù)也包含在括號中，這樣就保證了宏和參數(shù)的完整性?？匆粋€用法：intnum=8+2;volume=Cube(num);展開后為(8+2)*(8+2)*(8+2);如果沒有那些括號就變?yōu)?+2*8+2*8+2了。下面的用法是不安全的：volume=Cube(num++);如果Cube是一個函數(shù)，上面的寫法是可以理解的。但是，因?yàn)镃ube是一個宏，所以會產(chǎn)生副作用。這里的擦?xí)皇呛唵蔚谋磉_(dá)式，它們將產(chǎn)生意想不到的結(jié)果。它們展開后是這樣的：volume=(num++)*(num++)*(num++);很顯然，結(jié)果是10*11*12,而不是10*10*10;那么怎樣安全的使用Cube宏呢？必須把可能產(chǎn)生副作用的操作移到宏調(diào)用的外面進(jìn)行:intnum=8+2;volume=Cube(num);num++;#運(yùn)算符出現(xiàn)在宏定義中的#運(yùn)算符把跟在其后的參數(shù)轉(zhuǎn)換成一個字符串。有時把這種用法的#稱為字符串化運(yùn)算符。例如：#definePASTE(n)"adhfkj"#nmain(){printf("%s\n",PASTE(15));}宏定義中的#運(yùn)算符告訴預(yù)處理程序，把源代碼中任何傳遞給該宏的參數(shù)轉(zhuǎn)換成一個字符串。所以輸出應(yīng)該是adhfkj15。##運(yùn)算符##運(yùn)算符用于把參數(shù)連接到一起。預(yù)處理程序把出現(xiàn)在##兩側(cè)的參數(shù)合并成一個符號。看下面的例子：#defineNUM(a,b,c)a##b##c#defineSTR(a,b,c)a##b##cmain(){printf("%d\n",NUM(1,2,3));printf("%s\n”,STR("aa”,"bb”,"cc"));}最后程序的輸出為：123aabbcc千萬別擔(dān)心，除非需要或者宏的用法恰好和手頭的工作相關(guān)，否則很少有程序員會知道##運(yùn)算符。絕大多數(shù)程序員從來沒用過它。三、條件編譯指令條件編譯指令將決定那些代碼被編譯，而哪些是不被編譯的?？梢愿鶕?jù)表達(dá)式的值或者某個特定的宏是否被定義來確定編譯條件。#if指令#if指令檢測跟在制造另關(guān)鍵字后的常量表達(dá)式。如果表達(dá)式為真，則編譯后面的代碼，知道出現(xiàn)#else、#elif或#endif為止；否則就不編譯。#endif指令#endif用于終止#if預(yù)處理指令。#defineDEBUG0main(){#ifDEBUGprintf("Debugging\n");#endifprintf("Running\n");}由于程序定義DEBUG宏代表0,所以#if條件為假，不編譯后面的代碼直到#endif,所以程序直接輸出Runningo如果去掉#define語句，效果是一樣的。#ifdef和