C 语言编译预处理

一、编译预处理概念

1、编译预处理不是 C 语言本身的内容，是 C 编译系统提供的功能。在通常的编译之前，编译系统要预先对这些命令进行处理，之后才对 C 程序进行编译，生成目标代码。

特别注意：所有预处理命令均以 # 开头，末尾不加分号。

2、以下是三种预处理命令：

宏定义

#define PI 3.1415926

文件包含

#include <stdio.h>
#include "c_file1.c"

条件编译

#ifdef 标识符
	// TODO1
#else
	// TODO2
#endif

二、宏定义 & 文件包含 & 条件编译

1、宏定义

宏定义可以分为两种：1、不带参数的宏定义；2、带参数的宏定义。二者都是简单的字符串替换。

① 不带参数的宏定义

// 不带参数的宏定义方式
#define 标识符 一串字符

// 例如（以下宏定义中 PI 即为“宏名”）：
#define PI 3.1415926

// 宏定义的作用：用 “标识符” 后的 “一串字符” 来替换程序中的 “标识符”
// 例如：#define PI 3.1415926
// 表示用 3.1415926 替换程序中的所有标识符 PI

// 参考代码
#include <stdio.h>
#define PI 3.1415926

int main(int argc, const char * argv[]) {
    // r 表示半径；l 表示周长； s 表示面积
    double r = 6, l = 0, s = 0;
    l = 2 * PI * r; // 计算周长
    s = PI * r * r; // 计算面积
    
    printf("周长 = %.2f;  面积 = %.2f\n", l, s);
    
    // ★★★特别提醒：双引号中的 PI 不会被替换为 3.1415926
  	// 双引号引起来的字符串常量中出现了与宏名相同的内容，不能将其理解为宏名，更不能将其展开。
    printf("PI = %.7f\n", PI);
    
    return 0;
}


/*
以上代码运行结果如下：
周长 = 37.70;  面积 = 113.10
PI = 3.1415926
*/

*** 在预处理时，先做如下替换，然后才开始编译：***

l = 2 * PI * r; 会被替换成 l = 2 * 3.1415926 * r;
s = PI * r * r; 会被替换成 s = 3.1415926 * r * r;

*** 特别提醒：***

1> 宏名前后应有空格

2> 宏定义是用宏名代替一个字符序列，只是一种简单的替换，不进行正确性检查。

例如：

#define PI = 3.14abc15926
s = PI * r * r;
// 以上代码在预编译时只做替换操作，不会出错。在编译时才会报错。因为 3.14abc15926 不是合法的数字。

*** 易错提醒：***

宏定义时，为了保证计算正确性，需要适时加小括号。

#define PI 2 + 1.1415926
s = PI * r * r;

// s = PI * r * r; 展开后形式是：s = 2 + 1.1415926 * r * r; 由于运算符优先级问题此时计算的结果 s 是错误的。

// 应该将宏定义改为：
#define PI (2 + 1.1415926) 
// 此时，s = PI * r * r; 展开后形式是：s = (2 + 1.1415926) * r * r; 计算结果正确

*** 嵌套宏定义 😗**

#include <stdio.h>
#define PI 3.1415926
#define RADIUS 3.0
#define AREA PI * RADIUS * RADIUS

int main(int argc, const char * argv[]) {
    printf("area = %f\n", AREA); // 输出结果为：area = 28.274333
    return 0;
}

/*
以上宏展开的过程：
1. 首先对 #define AREA PI * RADIUS * RADIUS 中的 AREA 展开得到：#define AREA 3.1415926 * 3.0 * 3.0

2. 再对 printf("area = %f\n", AREA); 中的 AREA 展开得到：
printf("area = %f\n", 3.1415926 * 3.0 * 3.0);
*/

*** 宏名的作用范围：***

宏名的作用域是从定义点开始到本源文件结束，或用 #undef 取消定义之前。例如：

#define PI 3.1415926
#define G 9.8
int main(int argc, const char * argv[]) {
  // 在 main() 函数中 PI 和 G 均可以正常使用
}

// 以下这行代码取消了宏 G 的定义
#undef G

void func() {
  // 在该函数中只能使用宏 PI，而不能使用宏 G 了
}

// 宏 G 的作用域是从定义点开始到 #undef G 之前。
// 宏 PI 的作用域是从定义点开始到本源文件结束。

② 带参数的宏定义