C語言程序設計-韓勝菊-第八章 預處理命令

第八章預處理命令內(nèi)容簡介(1)什么是預處理？(2)如何進行宏定義和宏展開？(3)帶參數(shù)宏定義和函數(shù)的區(qū)別？(4)文件包含的意義？(5)條件編譯的作用和實現(xiàn)方法？本章導讀◎本章導讀在前面各章節(jié)中，已經(jīng)多次出現(xiàn)過以“#”號開頭的預處理命令，如包含命令#include，宏定義命令#define等，其中的“#”表示這是一條預處理命令。凡是以“#”開頭的均為預處理命令。在源程序中這些命令都放在函數(shù)之外，而且一般都放在源文件的前面，它們稱為預處理。所謂預處理是指在對程序進行通常的編譯(詞法、語法分析，代碼生成、優(yōu)化等)之前對其所作的“預先”處理工作。預處理是Ｃ語言的一個重要功能，它由預處理程序負責完成。當對一個源文件進行編譯時，系統(tǒng)將自動啟動預處理程序?qū)υ闯绦蛑械念A處理部分作處理，處理完畢后自動進入對源程序的編譯。如圖8-1所示。本章導讀Ｃ語言提供了多種預處理功能，如宏定義、文件包含、條件編譯等。合理使用預處理功能編寫的程序便于閱讀、修改、移植和調(diào)試，也有利

于模塊化程序設計。本章介紹常用的幾種預處理功能。C源程序預處理編譯目標程序xx.cxx.obj連接可執(zhí)行程序xx.exe圖8-1

C程序執(zhí)行過程8.1宏定義在Ｃ語言源程序中允許用一個標識符來表示一個字符串，稱為宏。被定義為宏的標識符稱為宏名。在編譯預處理時，對程序中所有出現(xiàn)的宏

名，都用宏定義中的字符串去代換，這稱為宏展開或宏替換。宏定義是

由源程序中的宏定義命令完成的，宏展開是由預處理程序自動完成的。

在Ｃ語言中，宏分為有參數(shù)和無參數(shù)兩種。下面分別討論這兩種宏的定義和調(diào)用。8.1.1不帶參數(shù)的宏定義不帶參數(shù)宏的宏名后面不帶參數(shù)。其定義的一般形式為：#define

標識符

字符串例：#define

MAX

100功能：定義一個不帶參數(shù)的宏——“標識符”，使其等價于“字符串”，即如8.1宏定義果在程序中見到“標識符”，就用“字符串”替換它?！癲efine”為宏定義命令?！皹俗R符”為所定義的宏名。“字符串”可以是常數(shù)、表達式、格式串。例如：/* 源程序

*/#define

MAX

100*//*

預處理后的新源程序void

main()void

main(){int

a[10].i;{int

a[10].i;for

(i=0;i<10;i++)for

(i=0;i<10;i++){scanf(“%d”,

&a[i]);{scanf(“%d”,

&a[i]);if(a[i]>=MAX)if(a[i]>=100)a[i]-=MAX;a[i]-=

100;}}for

(i=0;i<10;i++)for

(i=0;i<10;i++)printf(“%d

”,

a[i]);printf(“%d

”,

a[i]);}}8.1宏定義說明：習慣上宏名用大寫字母表示，以便于與變量區(qū)別。但也允許用小寫字母；宏定義是用宏名來表示一個字符串，在宏展開時又以該字符串取代宏名，這只是一種簡單的替換，預處理程序?qū)甓x中的“字符串”不作任何檢查。如有錯誤，只能在編譯已被宏展開后的源程序時發(fā)現(xiàn)；宏定義不是說明或語句，在行末不必加分號，如加上分號則連同分號一起替換。例如：#define

MAX

100；…if(a[i]>=MAX)

a[i]-=

MAX;則，預處理后的源程序如下所示：if(a[i]>=100;)

a[i]-=

100;;這顯然是有語法錯誤的；8.1宏定義（4）宏定義必須寫在函數(shù)之外，其作用域為宏定義命令起到源程序結束。如果要終止其作用域可使用#undef命令。例如：#define

MAX

100main(){…}#undef

MAXf1(){…}表示MAX只在main函數(shù)中有效，在f1中無效，也就是說，即使在f1中出現(xiàn)了MAX，也不替換成100；8.1宏定義宏定義允許嵌套，在宏定義的字符串中可以使用已經(jīng)定義的宏名，在宏展開時由預處理程序?qū)訉犹鎿Q。例如：#define

PI

3.14159265#define

S

PI*r*r

/*

PI是已定義的宏名*/則語句：printf("%f",S);在宏展開后變?yōu)椋簆rintf("%f",3.1415926*r*r);對于程序中雙引號括起來的字符串中的字符，即使與宏名相同，也不進行宏展開。例如：#define

MAX

100main(){

…printf(“MAX=%d”,MAX);}8.1宏定義其中的printf語句在宏展開后變?yōu)椋簆rintf(“MAX=%d”,100);在進行預處理時，只將printf語句中后面的MAX替換成100，而前面雙引號中的MAX因為是字符串常量的一部分而不被替換?！纠?-1】閱讀下面程序。1#define

SIZE

10/*宏定義*/2#define

FORMAT

“%d”/*宏定義*/3void

main()4{int

a[SIZE],i;5for(i=0;i<SIZE;i++)scanf(FORMAT,&a[i]);for(i=SIZE-1;i>=0;i--)printf(FORMAT,

a[i]);9

}8.1宏定義運行結果：程序說明：在文件開頭設置兩個宏定義，分別對程序中的數(shù)組長度和輸出格式進行控制。如果想改變這兩個量，通過修改宏定義就可以達到目的，一改全改。8.1宏定義【例8-2】閱讀下面程序。#define

N

2#define

M

N+#define

NUM

2*M+1main(){int

i;for(i=1;i<=NUM;i++)printf("%d

",i);7

}8.1宏定義運行結果：程序說明：根據(jù)嵌套宏定義的規(guī)則，宏名M被替換成2+1，繼而宏名NUM被替換成2*2+1+1，因此上例中第6行在預處理后為如下形式：for(i=1;i<=2*2+1+1;i++)printf("%d

",i);所以，循環(huán)語句執(zhí)行了6次。8.1宏定義8.1.2帶參數(shù)的宏定義Ｃ語言允許宏定義帶有參數(shù)。在宏定義中的參數(shù)稱為形式參數(shù)，在宏調(diào)用中的參數(shù)稱為實際參數(shù)。對帶參數(shù)的宏，在調(diào)用中，不僅要宏展開，而且要用實參去替換宏定義中的形參。帶參數(shù)宏定義的一般形式為：#define

宏名(形式參數(shù)表)

字符串其中，在字符串中含有各個形式參數(shù)。帶參數(shù)宏調(diào)用的一般形式為：宏名(實際參數(shù)表)例如：#define

M(y)

y*y+3*y

/*

宏定義

*/…k=M(5);

/*

宏調(diào)用

*/…8.1宏定義在宏調(diào)用時，用實參5去代替形參y，經(jīng)預處理宏展開后的語句為：k=5*5+3*5;如圖8-2所示。【例8-3】閱讀下面程序。1

#define

MAX(a,b)

(a>b)?a:b#define

M(y)

y*y+3*y…k=M(5);…2main()k=

5*5+3*5;3{int

x,y,max;圖8-2帶參數(shù)宏調(diào)用4printf("input

two

numbers:");5scanf("%d%d",&x,&y);6max=MAX(x,y);7printf("max=%d\n",max);8}8.1宏定義運行結果：程序說明：第1行進行帶參數(shù)的宏定義，用宏名MAX表示條件表達式(a>b)?a:b，形參a,b均出現(xiàn)在條件表達式中。程序第6行max=MAX(x,y)為宏調(diào)用，

實參x、y將替換形參a、b。宏展開后該語句為：max=(x>y)?x:y;用于計算x,y中的最大值。8.1宏定義程序第1

參為a+1，是一個表達式，在宏展開時，用a+1代換y，再用(y)*(y)代換SQ，得到如下語句：sq=(a+1)*(a+1);注意：這與函數(shù)調(diào)用的原理是不同的，函數(shù)調(diào)用時要把實參表達式的值求出來再賦予形參。而宏展開中對實參表達式不作計算直接照原樣替換；/* 源程序

*/#define

SQUARE(y)

(y)*(y)main(){int

a,s;/*

預處理后的新源程序*/main(){int

a,s;printf("input

a

number:

");printf("input

a

number:");scanf("%d",&a);scanf("%d",&a);s=(a+1)*(a+1);s=

SQUARE(a+1);printf("sq=%d\n",s);printf("sq=%d\n",s);

}行}

為宏定義，形參為y。第6行宏調(diào)用中實8.1宏定義（3）在宏定義中，字符串內(nèi)的形參通常要用括號括起來以避免出錯。在上例中的宏定義中(y)*(y)表達式的y都用括號括起來，因此結果是正確的。如果去掉括號，把程序改為以下形式：/* 源程序

*/#define

SQUARE(y)

y*ymain(){int

a,s;printf("input

a

number:

");scanf("%d",&a);s=

SQUARE(a+1);printf("sq=%d\n",s);}/*

預處理后的新源程序*/main(){int

a,s;printf("input

a

number:

");scanf("%d",&a);s=

a+1*a+1;printf("sq=%d\n",s);}8.1宏定義由于宏展開只作簡單的符號替換而不作其它處理，宏展開后將得到以下語句：sq=a+1*a+1;這顯然與題意相違，因此參數(shù)兩邊的括號是不能少的；在帶參數(shù)宏定義中，形式參數(shù)不分配內(nèi)存單元，因此不必作類型定義。而宏調(diào)用中的實參有具體的值。要用它們?nèi)ヌ鎿Q形參，因此必

須作類型說明。這是與函數(shù)中的情況不同的。在函數(shù)中，形參和實參是

兩個不同的量，各有自己的作用域，調(diào)用時要把實參值賦予形參，進行

“值傳遞”。而在帶參數(shù)的宏中，只是符號替換，不存在值傳遞的問題；宏展開只占用編譯時間，不占用運行時間。而函數(shù)調(diào)用占用運行時間。8.1宏定義【例8-4】閱讀下面程序。#define

SV(s1,s2,s3,v)

s1=l*w;s2=l*h;s3=w*h;v=w*l*h;main(){

int

l=3,w=4,h=5,sa,sb,sc,vv;SV(sa,sb,sc,vv);printf("sa=%d\nsb=%d\nsc=%d\nvv=%d\n",sa,sb,sc,vv);6

}8.1宏定義運行結果：程序說明：第1行為宏定義，用宏名SV表示4個賦值語句，4個形參分別為4個賦值號左部的變量。在宏調(diào)用時，把4個語句宏展開并用實參替換形參，使計算結果送入實參中。8.2文件包含Code_f2文件包含是C語言預處理的另一個重要功能。文件包含命令的一般形式為：#include<文件名>功能：把指定的文件插入該命令行位置取代該命令行，從而把指定的文件和當前的源文件連成一個源文件。如圖8-3所示。f1.c

f2.c

f1.c#include<f2.c>Code_f2Code_f1+Code_f1圖8-3文件包含8.2文件包含在程序設計中，文件包含是很有用的。一個大的程序可以分為多個模塊，由多個程序員分別編程。有些公用的符號常量或宏定義等可單獨組成一個文件，在其它文件的開頭用包含命令包含該文件即可使用。這樣，可避免在每個文件開頭都去書寫那些公用量，從而節(jié)省時間，并減少出錯。對文件包含命令有以下幾點說明：（1）包含命令中的文件名可以用雙引號括起來，也可以用尖括號括起來。例如以下寫法都是允許的：#include<

stdio.h>#include"stdio.h"但是這兩種形式是有區(qū)別的：使用尖括號表示系統(tǒng)到存放C庫函數(shù)頭文件的目錄中去尋找要包含的文件，這稱為標準方式。而使用雙引號則表示首先在當前的源文件目錄中尋找，若未找到再到C庫函數(shù)頭文件8.2文件包含目錄去尋找。用戶編程時可根據(jù)自己文件所在的目錄來選擇某一種命令形式；一個include命令只能指定一個被包含文件，若有多個文件要包含，則需用多個include命令；文件包含允許嵌套，即在一個被包含的文件中又可以包含另一個文件。如圖8-4所示。f1.c

f2.c

f3.c

f1.c#include<f2.c>

#include<f3.c>Code_f1+Code_f3Code_f2圖8-4文件包含+Code_f2Code_f3Code_f18.3條件編譯8.3條件編譯條件編譯可以按不同的條件去編譯不同的程序部分，因而產(chǎn)生不同的目標代碼文件。這對于程序的移植和調(diào)試是很有用的。條件編譯有三種形式，下面分別介紹：（1）第一種形式：#if常量表達式程序段1#else程序段2#endif功能：如“常量表達式”的值為真(非0)，則對“程序段1”進行編譯，否則對

“程序段2”進行編譯。因此可以使程序在不同條件下，完成不同的功能。8.3條件編譯【例8-5】閱讀下面程序。/*

條件編譯*/#define

USA

0#define

CHINA

1#define

ACTIVE_COUNTRY

CHINAvoid

main(){

char

*cur;#if

ACTIVE_COUNTRY==CHINAcur="yuan";#elsecur="dollar";#endifprintf("I

have

100

%s!",cur);}8.3條件編譯運行結果：程序說明：本例采用了#if條件編譯。在程序第3行宏定義中，定義當前國家ACTIVE_COUNTRY為CHINA，因此在條件編譯時，常量表達式的值為真，故指針變量cur指向字符串“yuan”，表示當前國家的貨幣單位是“元”。上面介紹的條件編譯當然也可以用條件語句來實現(xiàn)。但是用條件語句將會對整個源程序進行編譯，生成的目標代碼程序很長，而采用條件編譯，則根據(jù)條件只編譯其中的程序段1或程序段2，生成的目標程序較短。如果條件選擇的程序段很長，采用條件編譯的方法對于提高代碼運行效率是十分必要的。8.3條件編譯（2）第二種形式：#ifdef標識符程序段1#else程序段2#endif功能：如果“標識符”已被#define命令定義過則對“程序段1”進行編譯，否則對“程序段2”進行編譯。如果沒有“程序段2”（為空），本格式中的#else分支可以沒有，即可以寫為：#ifdef標識符程序段#endif8.3條件編譯【例8-6】閱讀下面程序。#define

NUM

1void

main(){

struct

stu{

int

num;char

*name;char

sex;float

score;8

}*ps;9

ps=(struct

stu*)malloc(sizeof(struct

stu));10

ps->num=1202;ps->name="ZhangYu";ps->sex="F";8.1宏定義13

ps->score=85.0;14

#ifdef

NUM

/*

條件編譯

*/15printf("Number=%d\nScore=%.2f\n",ps->num,ps->