C 语言-5 预处理命令

5 预处理命令

  • 预处理:指在进行编译的第一遍扫描(词法扫描和语法分析)之前所作的工作
  • 在源程序中放在函数之外,而且一般都放在源文件的前面,它们称为预处理部分,例如:#include
  • 预处理是C语言的一 个重要功能,由预处理程序负责完成。当对一个源文件进行编译时,系统将自动引用预处理程序对源程序中的预处理部分作处理,处理完毕自动进入对源程序的编译
  • C语言提供了多种预处理功能,如宏定义、文件包含、条件编译等

5.1 宏

  • 宏:用一个标识符来表示一个字符串,称为“宏”

    • 宏名 :被定义为“宏”的标识符称为“宏名”,由源程序中的宏定义命令完成
    • 宏代换:在编译预处理时,对程序中所有出现的“宏名”,都用宏定义中的字符串去代换,这称为“宏代换”或“宏展开”,由预处理程序自动完成的
  • 定义:

    • 无参宏语法格式:

      #define 标识符 字符串
      

      “#”:表示这是一条预处理命令。凡是以“#”开头的均为预处理命令

      “define”:为宏定义命令

      “标识符”:为所定义的宏名

      “字符串”:可以是常数、表达式、格式串等

      • 示例:

        #define M (y*y+3*y)
        

        使用指定标识符 M 来代替表达式(y*y+3*y)

        在编写源程序时,所有的 (y*y+3*y) 都由 M 代替

        在编译时,将先由预处理程序进行宏代换,再进行编译

    • 带参宏定义:对带参数的宏,在调用中,不仅要宏展开,而且要用实参去代换形参

      • 语法格式:

        #define 宏名(形参表) 字符串
        
      • 示例:

        #define M(y) y*y+3*y /*宏定义*/
        ……
            k=M(5); /*宏调用*/
        ……
        

        在宏调用时,用实参 5 去代替形参 y,经预处理宏展开后的语句为: k=5*5+3*5

  • 宏调用格式:

    宏名[实参表];
    
  • 示例:

    #define MAX(a,b) (a>b)?a:b
    main(){
        int x,y,max;
        printf("input two number :");
        scabnf("%d%d",&x,&y);
        max=MAX(x,y);
        printf("max=%d\n",max);
    }
    
  • 注意:

    1. 预处理程序对宏不作任何检查。如有错误,只能在编译已被宏展开后的源程序时发现

      • 宏定义是用宏名来表示一个字符串,在宏展开时又以该字符串取代宏名,这只是一种简单的代换,字符串中可以含任何字符,可以是常数,也可以是表达式
    2. 宏定义不是说明或语句,在行末不必加分号,如加上分号则连分号也一起置换

    3. 宏定义必须写在函数之外,其作用域为宏定义命令起到源程序结束。如要终止其作用域可使用 #undef 命令

      #define PI 3.14159
      main()
      {
          ……
      }
      #undef PI
      f1()
      {
          ……
      }
      

      表示 PI 只在 main 函数中有效,在 f1 中无效

    4. 宏名在源程序中若用引号括起来,则预处理程序不对其作宏代换

      #define OK 100
      main()
      {
          printf("OK");
          printf("\n");
      }
      
    5. 宏定义允许嵌套,在宏定义的字符串中可以使用已经定义的宏名。在宏展开时由预处理程序层层代换

      #define PI 3.1415926
      #define S PI*y*y /* PI 是已定义的宏名*/
      ...
      printf("%f",S);
      
      printf("%f",3.1415926*y*y);
      
    6. 习惯上宏名用大写字母表示,以便于与变量区别。但也允许用小写字母

    7. 可用宏定义表示数据类型,使书写方便

      #define STU struct stu
      
      • 注意用宏定义表示数据类型和用 typedef 定义数据说明符的区别(现在还没介绍 typedef 关键字,先了解)
        • 宏定义只是简单的字符串代换,是在预处理完成的
        • typedef 是在编译时处理的,不是作简单的代换,而是对类型说明符重新命名。被命名的标识符具有类型定义说明的功能
    8. 对“输出格式”作宏定义,可以减少书写麻烦

      #define P printf
      #define D "%d\n"
      #define F "%f\n"
      main(){
          int a=5, c=8, e=11;
          float b=3.8, d=9.7, f=21.08;
          P(D F,a,b);
          P(D F,c,d);
          P(D F,e,f);
      }
      
    9. 带参宏定义中,宏名和形参表之间不能有空格出现

    10. 在带参宏定义中,形式参数不分配内存单元,因此不必作类型定义。而宏调用中的实参有具体的值。要用它们去代换形参,因此必须作类型说明

    11. 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

    12. 在宏定义中,字符串内的形参通常要用括号括起来以避免出错

      #define SQ(y) (y)*(y)
      
    13. 带参的宏和带参函数很相似,但有本质上的不同,除上面已谈到的各点外,把同一表达式用函数处理与用宏处理两者的结果有可能是不同的

    14. 宏定义也可用来定义多个语句,在宏调用时,把这些语句又代换到源程序内

      #define SSSV(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;
          SSSV(sa,sb,sc,vv);
          printf("sa=%d\nsb=%d\nsc=%d\nvv=%d\n",sa,sb,sc,vv);
      }
      

5.2 文件包含

  • 凡是在程序中调用一个库函数时,都必须包含该函数原型所在的头文件,使用 include 命令

  • 语法格式:

    #include 文件名
    

    功能:把指定的文件插入该命令行位置取代该命令行,从而把指定的文件和当前的源程序文件连成一个源文件

  • 意义:把尖括号<>或引号 "" 内指定的文件包含到本程序来,成为本程序的一部分

  • 说明:

    1. 包含命令中的文件名可以用双引号括起来,也可以用尖括号括起来

      #include "math.h"
      #include <stdio.h>
      
      • 双引号:表示首先在当前的源文件目录中查找,若未找到才到包含目录(包含目录是由用户在设置环境时设置的)中去查找。用户编程时可根据自己文件所在的目录来选择某一种命令形式
      • 尖括号表示:在包含文件目录中去查找,而不在源文件目录去查找
    2. 一个 include 命令只能指定一个被包含文件,若有多个文件要包含,则需用多个 include 命令

    3. 文件包含允许嵌套,即在一个被包含的文件中又可以包含另一个文件

  • 常见标准库

    库名 头文件 说明
    标准定义 stddef.h 包含了标准库的一些常用定义,无论我们包含哪个标准头文件,<stddef.h>都会被自动包含进来。定义了类型 size_t、ptrdiff_t、wchar_t 等等(不认识可以百度,暂时不做分享)
    输入输出 stdio.h 定义了文件打开和关闭、字符输入输出、格式化输入输出、行式输入输出等等
    数学函数 math.h 三角函数、指数对数、平方根等等
    字符处理 ctype.h 例如:islower(a) 判定 a 是否是小写字母
    字符串处理 string.h

5.3 条件编译

  • 条件编译:可以按不同的条件去编译不同的程序部分,因而产生不同的目标代码文件。这对于程序的移植和调试是很有用的

  • 第一种语法格式:

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

    如果标识符已被 #define 命令定义过则对程序段 1 进行编译;否则对程序段 2 进行编译。如果没有程序段 2(它为空),本格式中的 #else 可以没有

    • 示例:

      #define NUM ok
      main(){
          struct stu
          {
              int num;
              char *name;
              char sex;
              float score;
          } *ps;
          ps=(struct stu*)malloc(sizeof(struct stu));
          ps->num=102;
          ps->name="Zhang ping";
          ps->sex='M';
          ps->score=62.5;
          #ifdef NUM
          printf("Number=%d\nScore=%f\n",ps->num,ps->score);
          #else
          printf("Name=%s\nSex=%c\n",ps->name,ps->sex);
          #endif
          free(ps);
      }
      
  • 第二种形式:

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

    与第一种形式的区别是将“ifdef”改为“ifndef”

    功能:如果标识符未被#define 命令定义过则对程序段 1 进行编译,否则对程序段 2 进行编译

  • 第三种形式:

    #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

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