《笨办法学C》笔记之C预处理器

预处理(或称预编译)是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。预处理指令指示在程序正式编译前就由编译器进行的操作，可放在程序中任何位置。

预处理是C语言的一个重要功能，它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语言的预处理器主要可以做到：

• 文件包含
• 条件编译
• 宏定义

合理使用预处理功能编写的程序便于阅读、修改、移植和调试，也有利于模块化程序设计。

常用的预处理器指令

序号	指令	描述
1	#define	定义宏
2	#include	包含一个源代码文件
3	#undef	取消已定义的宏
4	#ifdef	如果宏已经定义，则返回真
5	#ifndef	如果宏没有定义，则返回真
6	#if	如果给定条件为真，则编译下面代码
7	#else	#if 的替代方案
8	#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
9	#endif	结束一个 #if……#else 条件编译块
10	#error	当遇到标准错误时，输出错误消息
11	#pragma	使用标准化方法，向编译器发布特殊的命令到编译器中

文件包含

C语言使用#include标识符，来表明.c文件内将要调用.h头文件所定义的数据结构或函数。

#include <stdio.h>

条件编译

C语言的预处理器，通过前表中第2-9项指令能够做到：对.c文件中的代码或者对.h文件中的定义有选择的编译。

其编译的条件是：首先满足宏定义的条件，然后才会执行编译。

#ifdef XXX
   /* <C code> */
#endif

如果编译器读取到这段代码的时候，XXX已经定义了，那么<C code>也会得到编译，否则编译器就会忽略这段代码，直到#endif位置。

宏定义

预定义宏

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

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。

# include <stdio.h>

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__ );

}

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

自定义宏

常量定义

最简单的宏定义就是常量定义。

#define CONST 123
#define MESSAGE "This is a pre-defined msg"

这句定义就指定后文中的CONST都要被替换为123。如果遇到#undef CONST，那后面的CONST就不会被这样替换了。

需要注意的是，宏定义的常量没有占用内存。编译器会在编译后面的代码中，直接将所有CONST替换为123，将所有MESSAGE替换为"This is a pre-defined msg"。编译后的二进制可执行文件不会意识到CONST和MESSAGE的存在。因为，这些定义过的宏在编译的第一步——“预处理”中就被替换完毕了。

函数模版

C预处理器还能够预定义函数模版。例如：

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

int main() {
	int i = 12;
	int j = 33;
	int res = MAX(i, j); 
	return res;
}

上例中，i，j被带入MAX宏中进行计算，res存储着计算结果。

这和函数调用很像，然而两者并不相同。

编译器在预处理阶段，直接将预定义的函数模版在代码中展开。在二进制文件执行过程中，并不存在函数调用过程中的栈帧调度、参数传递以及结果回传等等，也不会占用内存空间。如果去查看等价的汇编代码，也不会发现call指令。因为预处理阶段结束后，函数模版在嵌入实际参数之后，成为代码的一部分，而不是函数形式。

小小总结

显而易见，宏定义不占用内存空间，不涉及函数的栈帧切换，在性能方面有很强的优势。

但是，宏定义也有严重的问题。那就是这里面没有任何类型检查。编译器会无条件的直接做替换，而如果存在类型不匹配，只有在编译时替换完成后才能发现。

参考资料

• C 预处理器 - 极客学院