3.2.5 带副作用的宏参数

当宏参数在宏的定义中出现超过一次的时候，如果参数带有副作用，那么你在使用这个宏的时候就可能出现危险，导致不可预测的后果。副作用就是表达式求值的时候出现的永久性效果。

例如：

x+1;//不带副作用
x++;//带有副作用

MAX宏可以证明具有副作用的参数所引起的问题。

#define MAX(a, b) ( (a) > (b) ? (a) : (b) )
...
x = 5;
y = 8;
z = MAX(x++, y++);
printf("x=%d y=%d z=%d\n", x, y, z);//输出的结果是什么？

这里我们得知道预处理器处理之后的结果是什么：

z = ( (x++) > (y++) ? (x++) : (y++));

所以输出的结果是：

x=6 y=10 z=9

3.2.6 宏和函数对比

宏通常被应用于执行简单的运算。

比如在两个数中找出较大的一个。

#define MAX(a, b) ((a)>(b)?(a):(b))

那为什么不用函数来完成这个任务？

原因有二：

1.用于调用函数和从函数返回的代码可能比实际执行这个小型计算工作所需要的时间更多。

所以宏比函数在程序的规模和速度方面更胜一筹。

2.更为重要的是函数的参数必须声明为特定的类型。

所以函数只能在类型合适的表达式上使用。反之这个宏怎可以适用于整形、长整型、浮点型等可以用于>来比较的类型。

宏是类型无关的。

宏的缺点：当然和函数相比宏也有劣势的地方：

1.每次使用宏的时候，一份宏定义的代码将插入到程序中。除非宏比较短，否则可能大幅度增加程序的长度。

2.宏是没法调试的。

3.宏由于类型无关，也就不够严谨。

4.宏可能会带来运算符优先级的问题，导致程容易出现错。

宏有时候可以做函数做不到的事情。比如：宏的参数可以出现类型，但是函数做不到。

#define MALLOC(num, type)\
 (type *)malloc(num * sizeof(type))
...
//使用
MALLOC(10, int);//类型作为参数
//预处理器替换之后：
(int *)malloc(10 * sizeof(int));

宏和函数的对比

3.2.7 命名约定

一般来讲函数的宏的使用语法很相似。所以语言本身没法帮我们区分二者。

那我们平时的一个习惯是：

把宏名全部大写

函数名不要全部大写

3.3 #undef

#undef 是C和C++语言中的预处理指令，用于取消（或撤销）之前使用 #define 定义的标识符。当你使用 #undef 取消一个标识符后，该标识符将不再具有任何定义，即在后续代码中使用该标识符将不会有任何替换或展开。

#undef 的语法如下：

#undef 标识符

其中，标识符 是你希望取消定义的名称。

以下是一个示例：

#define PI 3.14159
double radius = 5.0;
double circumference = 2 * PI * radius;
#undef PI
double area = PI * radius * radius;  // 在取消定义后使用PI，将不会有任何替换或展开

在上面的示例中，首先使用 #define PI 3.14159 定义了一个常量 PI。然后，通过 2 * PI * radius 计算了 circumference。接着使用 #undef PI 取消了 PI 的定义。最后，在取消定义后尝试使用 PI 来计算 area，但由于 PI 已经被取消定义，所以在这里 PI 将不会被替换，而直接保留为字符串 “PI”。

使用 #undef 可以在需要的时候取消已定义的标识符，以避免其继续影响后续代码的展开或替换。这对于在特定代码段中重新定义标识符或避免冲突非常有用。

3.4 命令行定义

许多C 的编译器提供了一种能力，允许在命令行中定义符号。用于启动编译过程。

例如：当我们根据同一个源文件要编译出一个程序的不同版本的时候，这个特性有点用处。（假定某个程序中声明了一个某个长度的数组，如果机器内存有限，我们需要一个很小的数组，但是另外一个机器内存大些，我们需要一个数组能够大些。）

#include <stdio.h>
int main()
{
    int array[ARRAY_SIZE];
    int i = 0;
    for (i = 0; i < ARRAY_SIZE; i++)
    {
        array[i] = i;
    }
    for (i = 0; i < ARRAY_SIZE; i++)
    {
        printf("%d ", array[i]);
    }
    printf("\n");
    return 0;
}

Linux gcc编译指令：

gcc -D ARRAY_SIZE=10 programe.c

3.5 条件编译

在编译一个程序的时候我们如果要将一条语句（一组语句）编译或者放弃是很方便的。因为我们有条件编译指令。

比如说：

调试性的代码，删除可惜，保留又碍事，所以我们可以选择性的编译。

#include <stdio.h>
#define __DEBUG__
int main()
{
  int i = 0;
  int arr[10] = { 0 };
  for (i = 0; i < 10; i++)
  {
    arr[i] = i;
#ifdef __DEBUG__
    printf("%d\n", arr[i]);//为了观察数组是否赋值成功。 
#endif //__DEBUG__
  }
  return 0;
}

1.常见的条件编译指令：

#if 常量表达式
//...
#endif
//常量表达式由预处理器求值。
//如：
#define __DEBUG__ 1
#if __DEBUG__
//..
#endif

2.多个分支的条件编译

#if 常量表达式
//...
#elif 常量表达式
//...
#else
//...
#endif

3.判断是否被定义

#if defined(symbol)
#ifdef symbol
#if !defined(symbol)
#ifndef symbol

4.嵌套指令

#if defined(OS_UNIX)
  #ifdef OPTION1
    unix_version_option1();
  #endif
  #ifdef OPTION2
    unix_version_option2();
  #endif
#elif defined(OS_MSDOS)
  #ifdef OPTION2
    msdos_version_option2();
  #endif
#endif

3.6 文件包含

我们已经知道， #include 指令可以使另外一个文件被编译。就像它实际出现于 #include 指令的地方一样。

这种替换的方式很简单：

预处理器先删除这条指令，并用包含文件的内容替换。

这样一个源文件被包含10次，那就实际被编译10次。

3.6.1 头文件被包含的方式：

本地文件包含#include "filename"

查找策略：先在源文件所在目录下查找，如果该头文件未找到，编译器就像查找库函数头文件一样在标

准位置查找头文件。

如果找不到就提示编译错误。

Linux环境的标准头文件的路径：/usr/include

VS2022环境的标准头文件的路径：C:\...\Microsoft Visual Studio\2022\Community\VC\Tools\MSVC\14.35.32215\include

注意按照自己的安装路径去找。

库文件包含#include <filename.h>

查找头文件直接去标准路径下去查找，如果找不到就提示编译错误。

这样是不是可以说，对于库文件也可以使用 “” 的形式包含？

答案是肯定的，可以。

但是这样做查找的效率就低些，当然这样也不容易区分是库文件还是本地文件了。

3.6.2 嵌套文件包含

comm.h和comm.c是公共模块。

test1.h和test1.c使用了公共模块。

test2.h和test2.c使用了公共模块。

test.h和test.c使用了test1模块和test2模块。

这样最终程序中就会出现两份comm.h的内容。这样就造成了文件内容的重复。

那么如何解决这个问题？

答案：条件编译。

每个头文件的开头写：

#ifndef __TEST_H__
#define __TEST_H__
//头文件的内容
#endif   //__TEST_H__

或者：

#pragma once

就可以避免头文件的重复引入。

4. 预处理指令总结和扩展

C语言中的预处理指令主要用于在编译之前对源代码进行预处理操作，例如条件编译、宏定义、文件包含等。下面详细解释每个预处理指令的作用和用法：

1.#define：

用于定义标识符（常量、宏等）。可以使用 #define 来为一个标识符赋予一个特定的值或字符串，并在源代码中使用该标识符来代替其值。

2.#include：

用于将指定的文件内容包含到当前文件中。可以使用 #include 来包含头文件，以便在当前文件中使用被包含文件中的声明和定义。

3.#ifdef、#ifndef、#else 和 #endif：

用于条件编译，根据条件选择性地包含或排除代码块。#ifdef 和 #ifndef 分别检查标识符是否已经定义或未定义，#else 用于提供另一个条件分支，#endif 表示条件编译的结束。

4.#if、#elif 和 #endif：

用于更复杂的条件编译，可以进行多个条件的嵌套判断。#if 用于开始条件判断，#elif 用于提供另一个条件分支，#endif 表示条件编译的结束。

5.#error：

用于产生一个编译错误，并显示指定的错误信息。可以使用 #error 在预处理过程中生成错误消息，以便中止编译并显示自定义的错误信息。

6.#pragma：

用于向编译器发出特定的指示或控制命令。#pragma 可以用于设置编译器的选项、控制警告和优化等。

7.#undef：

用于取消之前使用 #define 定义的标识符。通过 #undef 取消定义的标识符将不再具有任何定义，后续代码中使用该标识符将不会有任何替换或展开。

8.#line：

用于修改编译器生成的行号和文件名信息。可以使用 #line 修改当前的行号和文件名，对于调试和错误跟踪非常有用。

这些预处理指令在编译过程中由预处理器处理，可以对代码进行灵活的处理和配置。它们可以在编译之前修改源代码的结构和内容，以满足特定的需求和条件。使用预处理指令可以在一定程度上增加代码的可读性、可维护性和可移植性。

总结

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