一、预处理
（1）预定义符号
定义：在预处理阶段已经被处理的、已经定义好的这种符号，且这些符号可以直接拿来使用
- 例如：
__FILE__ //进行编译的源文件 __LINE__ //文件当前的行号 __DATE__ //文件被编译的日期 __TIME__ //文件被编译的时间 __STDC__ //如果编译器遵循ANSI C，其值为1，否则未定义 __FUNCTION__ //函数所在的函数名
- 使用如下：
#include<stdio.h> int main() { printf("%s\n", __FILE__); printf("%d\n", __LINE__); printf("%s\n", __DATE__); printf("%s\n", __TIME__); printf("%s\n", __FUNCTION__); //printf("%d\n", __STDC__); err VS编译器不遵循ANSI C，所以未定义，但是linux是支持的 return 0; }
- 作用：
为了防止日后在写代码的时候工程特别大而调试时无从下手，所以要对代码运行时记录些日志信息 ，通过这些信息来分析代码出了哪些问题
（2）define
2.1、#define 定义标识符
- 语法：
#define name stuff
示例：
#define MAX 1000 #define reg register //为 register这个关键字，创建一个简短的名字 #define do_forever for(;;) //用更形象的符号来替换一种实现 #define CASE break;case //在写case语句的时候自动把 break写上。
比如：
#include<stdio.h> #define M 1000; int main() { int m = M; //替换后上述代码就变成如下所示 int m = 1000; ; //空语句 return 0; }
加了分号，语法也能通过，但是很不建议，毕竟容易出错，如下：
#include<stdio> #define M 1000; int main() { int a = 0; int b = 0; if (a > 10) b = M; else //报错 b = -M; return 0; }
此时编译器报错，原因在于if后面跟了两条语句，不能用else衔接，如下：
1. if (a > 10) 2. b = 1000; 3. ; 4. else //报错
建议不要加上 ; ,这样容易导致问题。
2.2、#define 定义宏
#define 机制包括了一个规定，允许把参数替换到文本中，这种实现通常称为宏（macro）或定义
宏（define macro）。
下面是宏的声明方式：
#define name( parament-list ) stuff
其中的 parament-list 是一个由逗号隔开的符号表，它们可能出现在stuff中。
- 注意：
- 参数列表的左括号必须与name紧邻。
- 如果两者之间有任何空白存在，参数列表就会被解释为stuff的一部分。
- 例如：
#define SQUARE(X) X*X
这个宏接收一个参数 x ，如果在上述声明之后，你把
SQUARE(3);
置于程序中，预处理器就会用下面这个表达式替换上面的表达式：
printf("%d\n", 3 * 3);//9
但是：若传这样的参数：
SQUARE(3 + 1);
乍一看，结果可能是16，其实不然，答案是7，为什么呢?
替换文本时，参数x被替换成3 + 1,所以这条语句实际上变成了：
printf("%d\n", 3 + 1 * 3 + 1); //7
所以：宏的参数是直接完全替换的，不是先计算再替换的
- 解决办法：
#define SQUARE(x) (x) * (x)
定义中我们使用了括号，想避免之前的问题，但是这个宏可能会出现新的错误。
1. int a = 5; 2. printf("%d\n" ,10 * DOUBLE(a));
- 这将打印什么值呢？看似结果是100，其实又不然，事实上打印的是55.
我们发现替换之后：乘法运算先于宏定义的加法，所以出现了55
printf ("%d\n",10 * (5) + (5)); //55
这个问题，的解决办法是在宏定义表达式两边加上一对括号就可以了。
#define DOUBLE( x) ( ( x ) + ( x ) )
此时就是预取结果了：
printf("%d\n", 10 * ((5) + (5))); //100
- 提示：
所以用于对数值表达式进行求值的宏定义都应该用这种方式加上括号，避免在使用宏时由于参数中的操作符或邻近操作符之间不可预料的相互作用。
2.3、#define 替换规则
先看一段代码：
#include<stdio.h> #define M 100 #define MAX(X,Y) ((X)>(Y)?(X):(Y)) int main() { int max = MAX(101, M); //等价于int max = MAX(101, 100); //M是由#define定义的符号，首先被替换 return 0; }
在程序中扩展#define定义符号和宏时，需要涉及几个步骤。
在调用宏时，首先对参数进行检查，看看是否包含任何由#define定义的符号。如果是，它们首先被替换。
替换文本随后被插入到程序中原来文本的位置。对于宏，参数名被他们的值所替换。
最后，再次对结果文件进行扫描，看看它是否包含任何由#define定义的符号。如果是，就重复上述处理过程。
注意：
宏参数和#define 定义中可以出现其他#define定义的符号。但是对于宏，不能出现递归。
当预处理器搜索#define定义的符号的时候，字符串常量的内容并不被搜索。
如：
printf("M = %d\n", M); //替换后即： printf("M = %d\n", 100); //字符串常量的内容不会被搜索
2.4、#和##
- #（把一个宏参数变成对应的字符串）
如何把参数插入到字符串中？
首先我们看看这样的代码：
#include<stdio.h> int main() { printf("hello world\n"); //hello world printf("hello " "world\n"); //hello world return 0; }
我们发现字符串是有自动连接的特点的。再来看这样一段代码：
现在假设定义了a,b,c三个变量，现在想在屏幕上输出这三句话：
#include<stdio.h> int main() { int a = 10; //the value of a is 10 int b = 20; //the value of b is 20 int c = 30; //the value of c is 30 return 0; }
可以用printf直接输出，但是换一种思路：（#）
#define PRINT(X) printf("the value of "#X" is %d\n", X);
此时再来看看总代码：
#include<stdio.h> #define PRINT(X) printf("the value of "#X" is %d\n", X); int main() { int a = 10; PRINT(a); int b = 20; PRINT(b); int c = 30; PRINT(c); return 0; }
#X就是参数X所对应的字符串，所以就很巧妙的实现这三句话，替换后就是：
printf("the value of ""a"" is %d\n", a);
三对" "各自代表一串字符串，当然这里可以再次进行优化，使其可以打印浮点数类型或其它类型，只需要多传一个参数，如下：
#include<stdio.h> #define PRINT(X, FORMAT) printf("the value of "#X" is "FORMAT"\n", X); int main() { int c = 30; PRINT(c, "%d");//the value of c is 30 float f = 5.5f; PRINT(f, "%f");//the value of f is 5.500000 return 0; }
上述替换后即：
printf("the value of ""f"" is ""%f""\n", f); //5.500000
- ##
##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。
例如：
#include<stdio.h> #define CAT(X,Y) X##Y int main() { int class101 = 100; printf("%d\n", CAT(class, 101)); //100 return 0; }
为什么会输出100呢？上述代码替换后其实可以转化为：
class##101
而##就是合并两个符号，所以其实就是：
printf("%d\n", class101);//100
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：
int a = 1; int b = a + 1; //b=2 , a=1 //int b = ++a; //b=2 , a=2
这里写成++a是有副作用的，我想把b变成2，可不曾想把a也变成2
- 宏的参数也具有副作用：
#include<stdio.h> #define MAX(X,Y) ((X)>(Y)?(X):(Y)) int main() { int a = 5; int b = 8; int m = MAX(a++, b++); printf("m=%d\n", m);//9 return 0; }
这里m的值是如何算出来的呢？
- 解析：
int m = ((a++) > (b++) ? (a++) : (b++)); 后置++，先使用，后++。此时a自增变成6，b自增变成9 5 > 8 ? (a++) : (b++) 5<8，执行后面的b++，因为先使用所以m直接是9，而b自增变成10 综上：a = 6 b = 10 m = 9
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。
//宏 #define MAX(a, b) ((a)>(b)?(a):(b)) //函数 int Add(int x, int y) { return x > y ? x : y; }
那为什么不用函数来完成这个任务？
宏的优点：
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。
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：
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。
宏是没法调试的。
宏由于类型无关，也就不够严谨。
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));
- 宏和函数的一个对比
综上：如果运算逻辑比较简单，用宏；相反，用函数。
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）undef
这条指令用于移除一个宏定义。
例如：
#include<stdio.h> #define M 100 int main() { #undef M printf("%d\n", M); //编译器报错，未声明的标识符 return 0; }
（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不同的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写，我们需要一个数组能够大写。）
编译指令：
//linux 环境演示 gcc -D M=10 programe.c
#include<stdio.h> int main() { int arr[M] = { 0 }; int i = 0; for (i = 0; i < M; i++) { arr[i] = i; } for (i = 0; i < M; i++) { printf("%d ", i); //0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 } return 0; }
此时程序如愿输出0-9
（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。
常见的条件编译指令：
1、单分支的条件编译
#if 常量表达式 //... #endif
#include<stdio.h> int main() { #if 1 printf("hehe\n"); //hehe #endif return 0; }
如果#if后的常量表达式为真，则参与编译，反之不参与编译
- 2、多个分支的条件编译
#if 1==1 printf("hehe\n"); //hehe #elif 1==2 printf("haha\n"); #else printf("heihei\n"); #endif
- 3、判断是否被定义
#include<stdio.h> #define TEST 0 int main() { //如果TEST定义了，下面参与编译 #ifdef TEST printf("test1\n"); //test1 #endif //等价于 #if defined(TEST) printf("test2\n"); //test2 #endif //如果HEHE不定义，下面参与编译 #ifndef HEHE printf("hehe1\n"); //hehe1 #endif //等价于 #if !defined(HEHE) printf("hehe2\n"); //hehe2 #endif return 0; }
- 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
（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。
6.1、头文件被包含的方式
//库文件包含，C语言库中提供的函数的头文件使用<> #include<stdio.h> //本地文件包含，自定义的函数的头文件使用"" #include"add.h"
<>和" "包含头文件的本质区别是：查找的策略区别
" " 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。
<> 查找策略：
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。
6.2、嵌套文件包含
如果出现这样的场景：
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。
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。
二、其它预处理指令
前面我们已经学到了如下的预处理指令：
#include 、 #define 、 #if 、 #ifdef 、 #endif 、 #ifndef 、 #else 、 #elif 、 #undef
还有#error 、 #pragma 、 #line……
