C-09\编译预处理

一、预处理

• C语言在对源程序进行正常编译之前，会先对一些特殊的预处理命令作解释，产生一个新的源程序，该过程称为编译预处理
• 为了区分预处理命令和一般的C语句，所有预处理命令行都以"#"开头，并且结尾不用分号
• 预处理命令可以出现在程序的任何位置
• C语言提供的预处理命令主要有三类
  • 宏定义
  • 文件包含
  • 条件编译

二、文件包含

• 命令格式：#include <文件名>或 #include "文件名"

• 作用：通知预处理器将指定文件的内容包含在指令出现的位置，也就是直接复制文件内容替换该指令

• 两者区别：

  • <>：先根据每个/I编译器选项指定的路径查找，然后再根据环境变量include命令设置的路径去找

  • ""：

    • 如果文件名给定的是全路径，则只搜索该路径
    • 如果是相对路径，则先在源文件所在的目录查找，然后根据每个/I编译器选项指定的路径查找，最后再根据环境变量include命令设置的路径去找

  • 在vs开发环境中，将忽略环境变量，改为使用"项目属性"的”包含目录“中指定的值

  

三、宏

• 宏定义分为不带参数的宏定义和带参数的宏定义
• 区别于函数，其标识符一般用大写，多个单词用_隔开
• 程序中用双引号或单引号括起来的字符串内的字符，不会进行宏的替换操作

不带参宏

• 定义：

  #define 标识符 语句序列或表达式
  

• 作用：在编译预处理时，将源程序中所有标识符替换成语句序列

  #define PR printf	// 定义后面出现的所有 PR 标识符在编译预处理时将被 printf 代替
  #define N 2			// 定义后面出现的所有 N 标识符在编译预处理时将被 2 代替
  

• 注意：

  • 编译预处理时宏名与字符串进行替换时，不作语法检查，只是简单的字符替换，只有在编译时才对已经展开的宏名的源程序进行语法检查

  • 宏名的有效范围从欧诺个定义位置到文件结束

  • 可以使用#undef提前终止宏定义的作用域

    #undef 标识符
    

带参宏

• 定义：

  #define 标识符(参数表) 字符串
  

• 作用：在编译预处理时，将源程序中所有标识符替换成字符串，并将字符串中的参数用实际使用的参数替换

  #define S(a,b,c) (a+b+c)/2	// 后面如果使用了 S(3,4,5), 在编译预处理时将替换为 (3+4+5)/2
  

• 展开顺序

  1. 首先用实参代替形参，将实参代入宏文本中

  2. 如果实参也是宏，则展开实参

  3. 最后继续处理宏替换后的宏文本，如果仍包含宏，则继续展开

  4. 注意：如果在第2步中，实参代入宏文本后，实参之前或之后遇到#或##操作符，实参不再展开

     #define _T(x) L##x
     #define __T(x) _T(x)
     一般使用下面的 __T(x) 防止宏套宏
     
     #define MYSTR "Hello world"
     
     int main()
     {
         printf(_T(MYSTR));	// 这样编译后就成为 LMYSTR
         printf(__T(MYSTR)); // 这样编译后就正确成为 L"Hello world"
     }
     

• 注意：

  • 定义时，宏名和参数表之间不能有空格，否则空格后面的所有字符序列都作为替换的字符串

  • 宏展开时，只做简单的字符和参数的替换，不进行任何计算操作。因此为了防止某些场合得出错误的结论，一般在定义宏时，字符串中的形式参数都会加一个小括号，且整个字符串也会加一个小括号

    #define GETAREA(R) R * R * 3.14
    // GETAREA(3 + 5)  处理后 3 + 5 * 3 + 5 * 3.14		可以看出处理后的结果并不是我们要的
    
    #define GETAREA(R) (R) + (R) + 3.14
    // GETAREA(3 + 5) * 6  处理后 (3 + 5) + (3 + 5) + 3.14 * 6		可以看出处理后的结果并不是我们要的
    

特殊符号

• #字符串化操作符

  • 作用：将宏定义中的传入参数名转换为一堆双引号括起来的参数名字符串

    define DEF_STRING(s) #s		// DEF_STRING(hello world) 会被转换为"hello world"字符串
    

  • 注意：

    • 忽略传入参数名前面和后面的空格

      DEF_STRING(  hello world  ) 将被扩展为 "hello world"
      

    • 当传入参数名中间存在空格时，编译器将会自动连接各个子字符串，用每个子字符串中只以一个空格连接，忽略其中多余一个的空格

      DEF_STRING(hello      world) 将被扩展为 "hello world"
      

• ##：符号连接操作符

  • 作用：将符号前后的两个字符串拼接起来

    #define NAME_CAT(n) qls##n	// ##会连接前后的		NAME_CAT(hl) 会被转换为 qlshl
    

  • 注意：

    • ##前后的空格没有影响

    • 连接后的符号必须已经存在或是编译器已知的宏定义

      #define NAME_CAT(n) qls##n
      
      int qlsHL = 1;		// 如果去掉这句，会报错，找不到 qlsHL 符号
      
      int main(int argc, char* argv[])
      {
          NAME_CAT(HL);
          printf("Hello World!\n");
          return 0;
      }
      

• #@：字符化操作符

  • 作用：将传的单字符参数名转换成字符，以一对单引号括起来

    #define makechar(x) #@x
    a = makechar(b)				// 展开后变成了 	a = 'b'
    

• \：续行符

  • 作用：当定义的宏不能用一行表达完整时，可以用 \表示下一行继续此宏的定义，例如下面的例子，方便代码阅读

    #define DEF_ADD(type) \
    type type##Add(type x,type y) \
    { \
        return x+y; \
    }
    

功能分类

表达式宏

• 作用：用来描述一个表达式的一样，增加可读性

  #define GETAREA(R) ((R) * (R) * 3.14)			// 求圆的面积的表达式
  

符号名称宏

• 作用：用来描述一个常量值，增加可读性

  #define PI 3.14
  #define FILE_CLOSE 0x80000001
  #define FILE_OPEN  0x80000002
  

语句块宏

• 作用：类似于函数，用来完成某项功能

  #define SHOW_MSG(s) printf(s);printf("\r\n")
  

• 注意：如果在条件判断或循环语句块中使用语句块宏，带上{},否则可能会得到错误的结论

  for(int i = 0; i < 5; i++)
  	SHOW_MSG("hello,world");	// 此处不用 {} 括起来，则会连续打印五次后再换行
  

兼容性宏

• 作用：让代码兼容各种平台或编译器版本

  #define for if(1)for			// for(int i = 0; i < 5; i++)
  #define for if(0){}else for
  // 因为vc++6.0中 for(int i = 0;i<5;i++)中i没不是在语句块内，而高版本修复了，所以为了兼容可以使用此宏，将for语句变为if的语句块，从而将i的作用域变为块作用域
  
  #define INT int				// 当觉得 int 不好用时，可以直接修改宏就好了
  #define near				// 为了兼容以前的代码，以前16位的指针分短指针(2字节)和长指针(4字节)
  #define far					// 为了兼容以前的代码，以前16位的指针分短指针(2字节)和长指针(4字节)
  

说明性宏

• 作用：起到说明的作用，便于阅读，对代码无影响

  #define IN			// 说明是一个输入参数
  #define OUT			// 说明是一个输出参数
  #define AFXMSG		// 说明是一个消息
  
  void foo(IN int nCount, OUT int *pout)
  {
      int AFXMSG nMsg;
  }
  

编译选项宏

• 作用：用于区别不同的编译环境，配合条件编译使用

  // 在命令选项中使用下面命令，则程序起来的时候就会包含该宏名
  /D"宏名"		// 例如： /D"ISDEBUG"
  

编译器内置宏（厂商相关）

• 作用：编译器自己内置的一些宏，可以获取当前编译器的相关信息以及当前工程的相关信息

  _MSC_VER	// 编译器高版本号
  __FILE__	// 当前文件的全路径
  __LINE__	// 当前代码行数
  

条件宏

• 作用：用于区别不同条件下代码的编译，配合条件编译使用

  #define ISDEBUG
  
  int main()
  {
      int nSum = 0;
      for(int i = 1; i <= 100; i++)
      {
  
  #ifdef ISDEBUG
          printf("%d\r\n", nSum);
  #else
  
  #endif
          nSum = nSum + i;
      }
  
      return 0;
  }
  

宏的花样玩法

宏实现自动识别类型

#define SET_NAME(s) #s
#define DEF_ARRAY(type,ary,nCount,size) type ary[nCount][size] = {SET_NAME(ary)}

int main()
{
    DEF_ARRAY(char,ary,5,20);
    return 0;
}

宏实现模板

#define DEF_ADD(type) \
type type##Add(type x,type y) \
{ \
    return x+y; \
}
#define CALL_ADD(type,x,y) type##Add(x,y)

DEF_ADD(int);
DEF_ADD(float);
DEF_ADD(double);

int main()
{
    int n = CALL_ADD(int,2,4);
    float f = CALL_ADD(float,2.0,3.0);
    double dbl = CALL_ADD(double,2.0,4.0);

    return 0;
}

四、条件编译

#define     		定义宏
#undef      		取消已定义的宏
#if         		如果给定条件为真，则编译下面代码
#ifdef      		如果宏已经定义，则编译下面代码
#if defined(宏名)		如果宏已经定义，则编译下面代码
#ifndef     		如果宏没有定义，则编译下面代码
#if !defined(宏名)	如果宏没有定义，则编译下面代码
#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，其实就是else if的简写
#endif      		结束一个#if……#else条件编译块
#error     	 		停止编译并显示错误信息

五、重复包含的解决办法

// MY_LIB_H 为文件名，但是单使用文件名，可能会和别人的一样，所以在后面加上全球唯一标识保存宏名的唯一性(使用guidgen获取全球唯一标识)
#ifndef MY_LIB_H_1EF0DD15_D807_4ed9_85EE_02962DBCBAA4
#define MY_LIB_H_1EF0DD15_D807_4ed9_85EE_02962DBCBAA4

#endif	// #ifndef MY_LIB_H_1EF0DD15_D807_4ed9_85EE_02962DBCBAA4