黑马程序员————C语言(预处理指令、static与extern、typedef)
第一讲 预处理指令
预处理指令的概述
- C语言在对源程序进行编译之前，会先对一些特殊的预处理指令作解释，比如之前使用的#include文件包含指令，产生一个新的源程序，这个过程称为编译预处理,之后再进行通常的编译
- 为了区分预处理指令和一般的C语句，所有预处理指令都以符号"#"开头，并且结尾不用分号
- 预处理指令可以出现在程序的任何位置，它的作用范围是从它出现的位置到文件尾。习惯上我们尽可能将预处理指令写在源程序开头，这种情况下，它的作用范围就是整个源程序文件
一、宏定义
1、不带参数的宏定义
1)、一般格式：#define 宏名 字符串
1 #define COUNT 4 //宏名一般用大写或者以k开头，变量名一般用小写
2)、作用
它的作用是在编译预处理时，将源程序中所有"宏名"替换成右边的"字符串"，常用来定义常量。
#include <stdio.h> // 源程序中所有的宏名PI在编译预处理的时候都会被3.14所代替 #define PI 3.14 // 根据圆的半径计r算周长 float girth(r) { return 2 * PI *r; } int main () { float g = girth(2); printf("圆的周长为：%f", g); return 0; }
3)、使用注意
- 宏名一般用大写字母，以便与变量名区别开来，但用小写也没有语法错误
- 对程序中用双引号扩起来的字符串内的字符，不进行宏的替换操作。
- 在编译预处理用字符串替换宏名时，不作语法检查，只是简单的字符串替换
- 宏名的有效范围是从定义位置到文件结束。如果需要终止宏定义的作用域，可以用#undef命令
- 定义一个宏时可以引用已经定义的宏名
1 #include <stdio.h> 2 #define R 3.0 3 #define PI 3.14 4 #define L 2*PI*R //引用已经定义的宏名 5 6 #define COUNT 4 7 8 int main() 9 { 10 char *name = "COUNT"; //双引号内的内容不会被替换 11 12 printf("%s\n", name); 13 14 15 #undef COUNT // 从这行开始，COUNT这个宏就失效 16 17 int a = COUNT; //这行开始就会报错 18 19 return 0; 20 } 21 #define COUNT 4 22 23 int main() 24 { 25 char *name = "COUNT"; //双引号内的内容不会被替换 26 27 printf("%s\n", name); 28 29 30 #undef COUNT // 从这行开始，COUNT这个宏就失效 31 32 int a = COUNT; //这行开始就会报错 33 34 return 0; 35 }
2、带参数的宏定义
1)、一般格式：#define 宏名(参数列表) 字符串
#define sum(v1, v2) ((v1)+(v2)) // v1,v2 是宏的参数
2)、在编译预处理时，将源程序中所有宏名替换成字符串，并且将 字符串中的参数 用 宏名右边参数列表 中的参数替换
1 #include <stdio.h> 2 3 #define sum(v1, v2) ((v1)+(v2)) // 定义带参数的宏 4 5 int main() 6 { 7 8 9 int c = sum(2, 3) * sum(6, 4); 10 11 printf("c is %d\n", c); //输出的结果是 50 12 13 14 return 0; 15 }
3)、带参数宏使用注意
- 宏名和参数列表之间不能有空格，否则空格后面的所有字符串都作为替换的字符串
- 带参数的宏在展开时，只作简单的字符和参数的替换，不进行任何计算操作
- 计算结果最好用括号括起来
3、与函数的区别
从整个使用过程可以发现，带参数的宏定义，在源程序中出现的形式与函数很像。但是两者是有本质区别的：
- 宏定义不涉及存储空间的分配、参数类型匹配、参数传递、返回值问题
- 函数调用在程序运行时执行，而宏替换只在编译预处理阶段进行。所以带参数的宏比函数具有更高的执行效率
二、条件编译
1、条件编译概述
在很多情况下，我们希望程序的其中一部分代码只有在满足一定条件时才进行编译，否则不参与编译(只有参与编译的代码最终才能被执行)，这就是条件编译。
2、一般格式
1 #if 条件1 2 ...code1... 3 #elif 条件2 4 ...code2... 5 #else 6 ...code3... 7 #endif
- 如果条件1成立，那么编译器就会把#if 与 #elif之间的code1代码编译进去（注意：是编译进去，不是执行，很平时用的if-else是不一样的）
- 如果条件1不成立、条件2成立，那么编译器就会把#elif 与 #else之间的code2代码编译进去
- 如果条件1、2都不成立，那么编译器就会把#else 与 #endif之间的code3编译进去
- 注意，条件编译结束后，要在最后面加一个#endif，不然后果很严重(自己思考一下后果)
- #if 和 #elif后面的条件一般是判断宏定义而不是判断变量，因为条件编译是在编译之前做的判断，宏定义也是编译之前定义的，而变量是在运行时才产生的、才有使用的意义
3、举例
1 #include <stdio.h> 2 3 // 只要写了#if，在最后面必须加上#endif 4 5 //#define A 10 6 7 int main() 8 { 9 10 #if (A == 10) 11 printf("a是10\n"); //11行代码才会被编译，其他行代码不会编译 12 #elif (A == 5) 13 printf("a是5\n"); 14 #else 15 printf("a其他值\n"); 16 #endif 17 18 19 return 0; 20 }
4、其他用法
1)、#if defined()和#if !defined()的用法
#if 和 #elif后面的条件不仅仅可以用来判断宏的值，还可以判断是否定义过某个宏。
1 #if defined(MAX) //判断是否定义过宏 MAX 2 ...code... //如果定义过宏，就编译code这段代码 3 #endif
条件也可以取反：
1 #if !defined(MAX) // 判断是否定义过宏MAX 2 ...code... //如果没有定义过宏，就编译code这段代码 3 #endif
2)、#ifdef和#ifndef的使用
* #ifdef的使用和#if defined()的用法基本一致
1 #ifdef(MAX) //判断是否定义过宏 MAX 2 ...code... //如果定义过宏，就编译code这段代码 3 #endif
* #ifndef又和#if !defined()的用法基本一致
1 #ifndef(MAX) // 判断是否定义过宏MAX 2 ...code... //如果没有定义过宏，就编译code这段代码 3 #endif
三、文件包含
1、概述
文件包含就是将一个文件的全部内容拷贝另一个文件中。如常用的#include <stdio.h> 头文件。
2、一般格式
1)#include <文件名>
直接到C语言库函数头文件所在的目录中寻找文件
2) #include "文件名"
系统会先在源程序当前目录下寻找，若找不到，再到操作系统的path路径中查找，最后才到C语言库函数头文件所在目录中查找
3、使用注意
#include指令允许嵌套包含，比如a.h包含b.h，b.h包含c.h，但是不允许递归包含，比如 a.h 包含 b.h，b.h 包含 a.h。
下面的做法是错误的
使用#include指令可能导致多次包含同一个头文件，降低编译效率
比如下面的情况：
在one.h中声明了一个one函数；在two.h中包含了one.h，顺便声明了一个two函数。(这里就不写函数的实现了，也就是函数的定义)
假如我想在main.c中使用one和two两个函数，而且有时候我们并不一定知道two.h中包含了one.h，所以可能会这样做：
编译预处理之后main.c的代码是这样的：
1 void one(); 2 void one(); 3 void two(); 4 int main () 5 { 6 7 return 0; 8 9 }
第1行是由#include "one.h"导致的，第2、3行是由#include "two.h"导致的(因为two.h里面包含了one.h)。可以看出来，one函数被声明了2遍，根本就没有必要，这样会降低编译效率。
为了解决这种重复包含同一个头文件的问题，一般我们会这样写头文件内容：
大致解释一下意思，就拿one.h为例：当我们第一次#include "one.h"时，因为没有定义_ONE_H_，所以第9行的条件成立，接着在第10行定义了_ONE_H_这个宏，然后在13行声明one函数，最后在15行结束条件编译。当第二次#include "one.h"，因为之前已经定义过_ONE_H_这个宏，所以第9行的条件不成立，直接跳到第15行的#endif，结束条件编译。就是这么简单的3句代码，防止了one.h的内容被重复包含。
这样子的话，main.c中的：
#include "one.h" #include "two.h"
就变成了：
1 // #include "one.h" 2 #ifndef _ONE_H_ 3 #define _ONE_H_ 4 5 void one(); 6 7 #endif 8 9 // #include "two.h" 10 #ifndef _TWO_H_ 11 #define _TWO_H_ 12 13 // #include "one.h" 14 #ifndef _ONE_H_ 15 #define _ONE_H_ 16 17 void one(); 18 19 #endif 20 21 void two(); 22 23 #endif
第2~第7行是#include "one.h"导致的，第10~第23行是#include "two.h"导致的。
//编译预处理之后就变为了： void one(); void two(); //这才是我们想要的结果
第二讲 static与extern的使用
一、static与extern对函数的作用
- 外部函数：如果在当前文件中定义的函数允许其他文件访问、调用，就称为外部函数。C语言规定，不允许有同名的外部函数。
- 内部函数：如果在当前文件中定义的函数不允许其他文件访问、调用，只能在内部使用，就称为内部函数。C语言规定不同的源文件可以有同名的内部函数，并且互不干扰。
1、extern与函数
1).在one.c中定义一个one函数
如果你想让这个one函数可以被main.c访问，那么one函数就必须是外部函数。完整的定义是要加上extern关键字。
不过这个extern完全可以省略，默认情况下，所有的函数就是外部函数。我们可以简化一下：
2)、在main函数中调用one函数(需提前声明one函数)
想要把其他源文件中定义的外部函数拿过来声明，完整的做法，应该使用extern关键字，表示引用别人的"外部函数"
运行程序，从控制台输出可以发现 "one.c中定义的one函数" 已经被 "main.c的main函数" 成功调用了。
2、static与函数
1)、在one.c中定义一个内部函数
从上面的例子可以看出，one.c中定义的one函数是可以被其他源文件访问的。其实有时候，我们可能想定义一个"内部函数"，也就是不想让其他文件访问本文件中定义的函数。这个非常简单，你只需要在定义函数的时候加个static关键字即可。
(我们就在上面例子的代码基础上进行修改)
我在void one()的前面加了个static，代表one函数是个内部函数。
然后你会发现程序运行不起来了，在链接的时候就报错了。报错的原因很简单：我们在main.c中调用了one.c中定义的one函数，但是现在one.c的one函数是个"内部函数"，不允许其他文件访问。
2)、声明内部函数
#include <stdio.h> static void test(); //声明一个内部函数 int main(int argc, const char * argv[]) { test(); return 0; } static void test() { //定义一个内部函数 printf("调用了test函数"); }
3、static、extern与函数的总结
1) static
* 在定义函数时，在函数的最左边加上static可以把该函数声明为内部函数(又叫静态函数)，这样该函数就只能在其定义所在的文件中使用。如果在不同的文件中有同名的内部函数，则互不干扰。
* static也可以用来声明一个内部函数
2) extern
* 在定义函数时，如果在函数的最左边加上关键字extern，则表示此函数是外部函数，可供其他文件调用。C语言规定，如果在定义函数时省略extern，则隐含为外部函数。
* 在一个文件中要调用其他文件中的外部函数，则需要在当前文件中用extern声明该外部函数，然后就可以使用，这里的extern也可以省略。
二、static、extern对变量的作用
1、extern与变全局变量
默认情况下，一个函数不可以访问在它后面定义的全局变量
在第4行定义的main函数中尝试访问第9行定义的变量a，编译器直接报错了。
这个错误的话，有2种解决办法：
- 将变量a定义在main函数的前面，就不会报错
- 在main函数前面对变量a进行提前声明
也就是让main函数知道变量a的存在就行了，至于变量a定义在哪个位置，main函数不用管。
* 完整的变量声明需要用extern关键字
第3行是对变量a进行声明，第10行是定义变量a，再次强调，声明和定义是两码事。在第6行操作的就是第10行定义的变量a。
注意：你不能省略第10行的定义，只留下第3行的声明，因为extern是用来声明一个已经定义过的变量。
1)、重复定义同一个变量
- 其实，你也可以直接在main函数前面再定义一次a
看到这一幕，你可能很惊讶，但编译器是不会报错的。在这种情况下，第3行和第10行的变量a代表着同一个变量。
- 以此类推，如果我们写了无数遍全局变量int a;，它们代表的都是同一个变量。
第3到第6行、第13到第17行的变量a都代表着同一个变量。
- 还要注意的一点是，我们也可以将全局变量a声明为局部变量后再使用！！！
注意：第2、第5、第6、第10行都代表着同一个变量。其实，从第6行a的颜色(浅蓝色)都可以看出，这个a依然是个全局变量。
2、static与全局变量
很多时候，我们并不想让源文件中的全局变量跟其他源文件共享，相当于私有的全局变量，那么你就得用static关键字来定义变量。
这样写完，test.c和main.c的变量a分别代表着不同的变量，它们是没有联系的、互不干扰的。也就是说，main.c无法访问test.c中的变量a，因此在main.c中将a修改为10后，test.c中的a依然为0。输出结果：
因为main.c已经没有权限访问test.c中的变量a了，所以下面的写法是错误的：
和
extern是用来声明已经定义过而且能够访问的变量，虽然test.c中有定义过变量a，但是test.c中变量a的作用域是只限于test.c文件，main.c没有访问权限，所以main.c中的extern是没有用的。
3、static与局部变量
被关键字static修饰的变量(局部变量、全局变量)成为静态变量，静态变量是存储在静态内存中的，也就是不属于堆栈。
1#include <stdio.h> 2 3 int a; 4 5 void test() { 6 static int b = 0; //创建一个静态变量b 7 b++; 8 9 int c = 0; 10 c++; 11 12 printf("b=%d, c=%d \n", b, c); 13 } 14 15 int main() { 16 int i; 17 // 连续调用3次test函数 18 for (i = 0; i<3; i++) { 19 test(); 20 } 21 22 return 0; 23 }
* 第3行的变量a、第6行的变量b都是静态变量，第9行的变量c、第16行的变量i是自动变量。
* 因为第6行的变量b是静态变量，所以它只会被创建一次，而且生命周期会延续到程序结束。因为它只会创建一次，所以第6行代码只会执行一次，下次再调用test函数时，变量b的值不会被重新初始化为0。
* 注意：虽然第6行的变量b是静态变量，但是只改变了它的存储类型(即生命周期)，并没有改变它的作用域，变量b还是只能在test函数内部使用。
* 我们在main函数中重复调用test函数3次，输出结果为：
第三讲 typedef
1、typedef使用简介
一般格式 ：typedef 数据类型 别名;
1 typedef int MyInt; //给int 类型取个 MyInt别名 2 typedef MyInt MyInt2; //别名的基础上再起一个别名 3 void test() 4 { 5 int a; 6 MyInt i = 10; 7 MyInt2 c = 20; 8 9 MyInt b1, b2; 10 11 printf("c is %d\n", c); //c的输出结果为 20 12 }
2、typedef与指针
1 typedef char * String ; 2 3 void test2() 4 { 5 String name = "jack"; 6 7 printf("%s\n", name); //输出结果为 jack 8 }
3、typedef与指向函数的指针
1#include <stdio.h> 2 3 // 定义一个sum函数，计算a跟b的和 4 int sum(int a, int b) { 5 int c = a + b; 6 printf("%d + %d = %d", a, b, c); 7 return c; 8 } 9 10 typedef int (*MySum)(int, int); 11 12 int main(int argc, const char * argv[]) { 13 // 定义一个指向sum函数的指针变量p 14 MySum p = sum; 15 16 // 利用指针变量p调用sum函数 17 (*p)(4, 5); 18 19 return 0; 20 }
* 看第10行，意思是：给指向函数的指针类型，起了个别名叫MySum，被指向的函数接收2个int类型的参数，返回值为int类型。
* 在第14行直接用别名MySum定义一个指向sum函数的指针变量p。第17行的函数调用是一样的
4、typedef与结构体
1 //第一种方式 2 3 struct Student // 先定义一个结构体类型 4 { 5 int age; 6 }; 7 typedef struct Student MyStu; //结构体类型 取别名 8 9 10 /* 第二种方式 定义结构体类型的同时 取别名 11 typedef struct Student 12 { 13 int age; 14 } MyStu; 15 */ 16 17 /*第三种方式 省略结构体类型名称 18 typedef struct 19 { 20 int age; 21 } MyStu; 22 */
5、typedef与枚举类型
/* 第一种方式 先定义结构体类型 enum Sex {Man, Woman}; typedef enum Sex MySex; //再给结构体类型取别名 */ //第二种方式 typedef enum Sex { //定义枚举类型的同时给枚举类型取别名 Man, Woman } MySex; /* 第三种方式 typedef enum { //省略枚举类型名称 给枚举类型取别名 Man, Woman } MySex; */
6、typedef与指向结构体的指针
typedef可以给指针、结构体起别名，当然也可以给指向结构体的指针起别名
#include <stdio.h> // 定义一个结构体并起别名 typedef struct { float x; float y; } Point; typedef Point *PP;// 起别名 int main() { Point point = {10, 20};// 定义结构体变量 PP p = &point; // 定义指针变量 printf("x=%f，y=%f", p->x, p->y);// 利用指针变量访问结构体成员 return 0; }
