预处理详解（#和##运算符、命名约定、#undef​​、命令行定义​、条件编译、头文件的包含​）

一、#和##

1.1#运算符

#运算符

#运算符将宏的一个参数转换为字符串字面量。它仅允许出现在带参数的宏的替换列表中。

#运算符所执行的操作可以理解为”字符串化“。

当我们有一个变量 int a = 10; 的时候，我们想打印出： the value of a is 10 .

就可以写：

#define PRINT(n)

printf("the value of "#n " is %d", n);

当我们按照下面的方式调用的时候：

PRINT(a);//当我们把a替换到宏的体内时，就出现了#a，而#a就是转换为"a"，时一个字符串

代码就会被预处理为：

printf("the value of ""a" " is %d", a);

运行代码就能在屏幕上打印：

the value of a is 10

1.2## 运算符

## 可以把位于它两边的符号合成一个符号，它允许宏定义从分离的文本片段创建标识符。 ## 被称

为记号粘合

这样的连接必须产生一个合法的标识符。否则其结果就是未定义的。

这里我们想想，写一个函数求2个数的较大值的时候，不同的数据类型就得写不同的函数。

比如：

int int_max(int x, int y)
{
 return x>y?x:y;
}
float float_max(float x, float y)
{
 return x>yx:y;
}

但是这样写起来太繁琐了，现在我们这样写代码试试：

//宏定义
#define GENERIC_MAX(type) \
type type##_max(type x, type y)\
{ \
 return (x>y?x:y);\
}\

使用宏，定义不同函数

GENERIC_MAX(int) //替换到宏体内后int##_max 生成了新的符号 int_max做函数名
GENERIC_MAX(float) //替换到宏体内后float##_max 生成了新的符号 float_max做函数名
int main()
{
 //调用函数
 int m = int_max(2, 3);
 printf("%d\n", m);
 float fm = float_max(3.5f, 4.5f);
 printf("%f\n", fm);
 return 0;
}

在实际开发过程中##使用的很少，很难取出非常贴切的例子。

//宏定义
#define GENERIC_MAX(type) \
type type##_max(type x, type y)\
{\
  return (x>y?x:y);\
}\
GENERIC_MAX(int) //替换到宏体内后int##_max 生成了新的符号 int_max做函数名
GENERIC_MAX(float) 
int main()
{
  
  //调用函数
  int m = int_max(2, 3);
  printf("%d\n", m);
  float fm = float_max(3.5f, 4.5f);
  printf("%f\n", fm);
  return 0;
}

二、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

但是也有例外: offsetof

三、#undef

这条指令用于移除一个宏定义。

#undef NAME

//如果现存的一个名字需要被重新定义，那么它的旧名字首先要被移除。

#define MAX 100
int main()
{
  printf("%d\n", MAX);
#undef MAX   //移除宏定义
  //printf("%d\n", MAX);
#define MAX 1000
  printf("%d\n", MAX);
  return 0;
}

四、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;
}

编译指令：

//linux 环境演示

gcc -D ARRAY_SIZE=10 programe.c

在不改变代码的情况下,编译出不同的版本

五、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。在预处理阶段，如果满足条件执行后续语句，如果不满足，就不执行

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__    //如果__DEBUG__为真就参与编译
         printf("%d\n", arr[i]);//为了观察数组是否赋值成功。 
    #endif //__DEBUG__
     }
     return 0;
 }

int main()
 {
     #if 1==2
         printf("hehe\n");//不参与编译
     #endif
     return 0;
 }

#define M 3
int main()
{
    int a = 3;
    #if M==a//err  a是局部变量,预编译时不参与
        printf("hehe\n");
    #endif
    return 0;
}

#define M 2
 int main()
 {
     #if M==1
         printf("hehe\n");
     #elif M==2
         printf("haha\n");
     #elif M == 3
         printf("heihei\n");
     #else
         printf("~~~~\n");
     #endif
     return 0;
 }

常见的条件编译指令：

1.#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    
//结束条件编译
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();

六、头文件的包含

4.1 头文件被包含的方式：

4.1.1 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

VS环境的标准头文件的路径：

C:\Program Files (x86)\Microsoft Visual Studio 12.0\VC\include

//这是VS2013的默认路径

注意按照自己的安装路径去找。

4.1.2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。

4.2嵌套文件包含

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。

一个头文件被包含10次，那就实际被编译10次，如果重复包含，对编译的压力就比较大。

如果直接这样写，test.c文件中将test.h包含5次，那么test.h文件的内容将会被拷贝5份在test.c中。

如果test.h 文件比较大，这样预处理后代码量会剧增。如果工程比较大，有公共使用的头文件，被大家都能使用，又不做任何的处理，那么后果真的不堪设想。

如何解决头文件被重复引入的问题？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。

笔试题：

1. 头文件中的 ifndef/define/endif是干什么用的?

答：用于防止头文件的内容在同一个编译单元中被多次包含。

2. #include <filename.h> 和 #include "filename.h"有什么区别?

答：#include <filename.h>：这是用于包含系统提供的头文件的常用格式。编译器通常会在其预定义的系统头文件目录中查找这样的文件。

#include "filename.h"：这是用于包含用户定义的头文件或项目特定的头文件的常用格式。编译器首先在当前文件或指定的用户目录中查找这样的文件，如果找不到，它可能会回退到系统目录。

其他预处理指令

#error

#pragma

#line

...

不做介绍，自己去了解。

#pragma pack()在结构体部分介绍。

祝大家新年快乐！！！

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