C語言三種預處理功能

僞指令（或預處理指令）定義：

預處理指令是以#號開頭的代碼行。#號必須是該行除了任何空白字符外的第一個字符。#後是指令關鍵字，在關鍵字和#號之間允許存在任意個數的空白字符。整行語句構成了一條預處理指令，該指令將在編譯器進行編譯之前對源代碼做某些轉換。下面是部分預處理指令：

指令          用途
#         空指令，無任何效果
#include  包含一個源代碼文件
#define   定義宏
#undef    取消已定義的宏
#if       如果給定條件爲真，則編譯下面代碼
#ifdef    如果宏已經定義，則編譯下面代碼
#ifndef   如果宏沒有定義，則編譯下面代碼
#elif     如果前#if條件不爲真，當前條件爲真，則編譯下面代碼，其實就是else if的簡寫
#endif    結束一個#if……#else條件編譯塊
#error    停止編譯並顯示錯誤信息

特殊符號

預編譯程序可以識別一些特殊的符號。預編譯程序對於在源程序中出現的這些串將用合適的值進行替換。

注意，是雙下劃線，而不是單下劃線 。 
FILE 包含當前程序文件名的字符串
LINE 表示當前行號的整數
DATE 包含當前日期的字符串
STDC 如果編譯器遵循ANSI C標準，它就是個非零值
TIME 包含當前時間的字符串

//例

#include<stdio.h>
int main()
{
   printf("Hello World!\n");
   printf("%s\n",__FILE__);
   printf("%d\n",__LINE__);
   return 0;
}

1. 宏定義

不帶參數

宏定義又稱爲宏代換、宏替換，簡稱“宏”。預處理（預編譯）工作也叫做宏展開：將宏名替換爲字符串， 即在對相關命令或語句的含義和功能作具體分析之前就要換。

格式：

#define 標識符 字符串

其中標識符就是所謂的符號常量，也稱爲“宏名”。

例：

#define Pi 3.1415926//把程序中出現的Pi全部換成3.1415926

說明：

• （1）宏名一般用大寫;
• （2）使用宏可提高程序的通用性和易讀性，減少不一致性，減少輸入錯誤和便於修改。例如：數組大小常用宏定義;
• （3）預處理是在編譯之前的處理，而編譯工作的任務之一就是語法檢查，預處理不做語法檢查;
• （4）宏定義末尾不加分號；
• （5）宏定義寫在函數的花括號外邊，作用域爲其後的程序，通常在文件的最開頭;
• （6）可以用#undef命令終止宏定義的作用域;
• （7）宏定義允許嵌套;
• （8）字符串( " " )中永遠不包含宏;
• （9）宏定義不分配內存，變量定義分配內存;
• （10）宏定義不存在類型問題，它的參數也是無類型的。

帶參數

除了一般的字符串替換，還要做參數代換

格式： #define 宏名（參數表） 字符串

例如：

#define S(a,b) a*b
area=S(3,2)；//第一步被換爲area=a*b; ，第二步被換爲area=3*2;

• （1）實參如果是表達式容易出問題
  #define S(r) r*r
area=S(a+b);//第一步換爲area=r*r;,第二步被換爲area=a+b*a+b;
  正確的宏定義是#define S(r) ((r)*(r))
• （2）宏名和參數的括號間不能有空格;
• （3）宏替換隻作替換，不做計算，不做表達式求解;
• （4）函數調用在編譯後程序運行時進行，並且分配內存。宏替換在編譯前進行，不分配內存
• （5）宏的啞實結合不存在類型，也沒有類型轉換。
• （6）宏展開使源程序變長，函數調用不會
• （7）宏展開不佔運行時間，只佔編譯時間，函數調用佔運行時間（分配內存、保留現場、值傳遞、返回值）。

冷門重點編輯
#define用法

1、用無參宏定義一個簡單的常量
#define LEN 12
這個是最常見的用法，但也會出錯。比如下面幾個知識點你會嗎？可以看下：

（1）#define NAME "zhangyuncong" 程序中有"NAME"則，它會不會被替換呢？
（2）#define 0x abcd 可以嗎？也就是說，可不可以用不是標識符的字母替換成別的東西？
（3）#define NAME "zhang 這個可以嗎？
（4）#define NAME "zhangyuncong" 程序中有上面的宏定義，並且，程序裏有句：NAMELIST這樣，會不會被替換成"zhangyuncong"LIST
四個題答案都是十分明確的。
第一個，""內的東西不會被宏替換。這一點應該大家都知道;
第二個，宏定義前面的那個必須是合法的用戶標識符;
第三個，宏定義也不是說後面東西隨便寫，不能把字符串的兩個""拆開;
第四個：只替換標識符，不替換別的東西。NAMELIST整體是個標識符，而沒有NAME標識符，所以不替換。 也就是說，這種情況下記住：#define第一位置第二位置
（1） 不替換程序中字符串裏的東西；
（2） 第一位置只能是合法的標識符（可以是關鍵字）；
（3） 第二位置如果有字符串，必須把""配對；
（4） 只替換與第一位置完全相同的標識符。
還有就是老生常談的話：記住這是簡單的替換而已，不要在中間計算結果，一定要替換出表達式之後再算。

2、 帶參宏一般用法

比如#define MAX(a,b) ((a)>(b)?(a):(b))則遇到MAX(1+2,value)則會把它替換成： ((1+2)>(value)?(1+2):(value))注意事項和無參宏差不多。 但還是應注意

#define FUN(a) "a"

則，輸入FUN(345)會被替換成什麼？
其實，如果這麼寫，無論宏的實參是什麼，都不會影響其被替換成"a"的命運。也就是說，""內的字符不被當成形參，即使它和一模一樣。那麼，你會問了，我要是想讓這裏輸入FUN(345)它就替換成"345"該怎麼實現呢？請看下面關於#的用法

3、 有參宏定義中#的用法

#define STR(str) #str  //#用於把宏定義中的參數兩端加上字符串的""

比如，這裏STR(my#name)會被替換成"my#name" 一般由任意字符都可以做形參，但以下情況會出錯：
STR())這樣，編譯器不會把“)”當成STR()的參數。
STR(,)同上，編譯器不會把“,”當成STR的參數。
STR(A,B)如果實參過多，則編譯器會把多餘的參數捨去。（VC++2008爲例）
STR((A,B))會被解讀爲實參爲：(A,B)，而不是被解讀爲兩個實參，第一個是(A第二個是B)。

4、 有參宏定義中##的用法

#define WIDE(str) L##str

則會將形參str的前面加上L 比如：WIDE("abc")就會被替換成L"abc" 如果有#define FUN(a,b) vo##a##b()那麼FUN(id ma,in)會被替換成void main()

5、 多行宏定義：

#define doit(m,n) for(int i=0;i<(n);++i)\
{\
m+=i;\
}

#undef

作用：在後面取消以前定義的宏定義。一旦標識符被定義成一個宏名稱，它將保持已定義狀態且在作用域內，直到程序結束或者使用#undef 指令取消定義。

//例

#define TEST_A 1
#define TEST_CLASS_A clase T1
#include "TEST.h"
#undef TEST_A
#undef TEST_CLASS_A

說明：在文件#include "TEST.h" 中宏定義#define TESTA 1、#define TESTCLASS_A clase T1 起作用，過了這一語句宏定義就釋放掉了，在test.h裏，這個宏是有效的，然後出了這個頭文件，又無效了。

2.文件包含

由來：文件包含處理在程序開發中會給我們的模塊化程序設計帶來很大的好處，通過文件包含的方法把程序中的各個功能模塊聯繫起來是模塊化程序設計中的一種非常有利的手段。

定義：文件包含處理是指在一個源文件中，通過文件包含命令將另一個源文件的內容全部包含在此文件中。在源文件編譯時，連同被包含進來的文件一同編譯，生成目標目標文件。

文件包含的處理方法：

(1) 處理時間：文件包含也是以"#"開頭來寫的(#include ), 那麼它就是寫給預處理器來看了, 也就是說文件包含是會在編譯預處理階段進行處理的。

(2) 處理方法：在預處理階段，系統自動對#include命令進行處理，具體做法是:將包含文件的內容複製到包含語句(#include )處，得到新的文件，然後再對這個新的文件進行編譯。

其一般形式爲：

#include " 文件名"  

或

#include <文件名>

但是這兩種形式是有區別的： 使用雙撇號 （即〝stdio.h〞形式）時，系統首先在用戶當前目錄中尋找要包含的文件，若未找到纔到包含目錄中去查找； 使用尖括號（即<math.h>形式）時，表示在包含文件目錄中去查找（包含目錄是由用戶在設置環境時設置的），而不在源文件目錄去查找。若文件不在當前目錄中，雙撇號內可給出文件路徑。

關於頭文件的寫法個人總結以下幾點:

• (1) 對應的.c文件中寫變量、函數的定義;
• (2) 對應的.h文件中寫變量、函數的聲明；
• (3) 如果有數據類型的定義和宏定義，請寫在頭文件(.h)中；
• (4) 頭文件中一定加上#ifndef...#define....#endif之類的防止頭文件被重包含的語句；
• (5) 模塊的.c文件中別忘包含自己的.h文件。

3.條件編譯

程序員可以通過定義不同的宏來決定編譯程序對哪些代碼進行處理。條件編譯指令將決定哪些代碼被編譯，而哪些不被編譯的。可以根據表達式的值或者某個特定的宏是否被定義來確定編譯條件。

#if/#endif/#else/#elif指令

一般形式

（1）

#if表達式
//語句段1
#else
//語句段2]
#endif

如果表達式爲真，就編譯語句段1，否則編譯語句段2

（2）

#if表達式1
//語句段1
#elif表達式2
//語句段2
#else
//語句段3
#endif

如果表達式1真，則編譯語句段1，否則判斷表達式2；如果表達式2爲真，則編譯語句段2，否則編譯語句段3

（3）

#ifdef 宏名
//語句段
#endif

作用：如果在此之前已定義了這樣的宏名，則編譯語句段。

（4）

#ifndef宏名
//語句段
#endif

作用：如果在此之前沒有定義這樣的宏名，則編譯語句段。#else可以用於#ifdef和#ifndef中，但#elif不可以。

//例

#define DEBUG   //此時#ifdef DEBUG爲真
//#define DEBUG //此時爲假
int main()
{
   #ifdef DEBUG
  printf("Debugging\n");
   #else
  printf("Not debugging\n");
   #endif
   printf("Running\n");
   return 0;
}

//輸出結果是：
Debugging
Running

//例

#define TWO
int main()
{
   #ifdef ONE
  printf("1\n");
   #elif defined TWO
  printf("2\n");
   #else
  printf("3\n");
   #endif
}

//輸出結果是：
2

#ifdef和#ifndef

這二者主要用於防止頭文件重複包含。我們一般在.h頭文件前面加上這麼一段：

//防止頭文件重複包含funcA.h
#ifndef FUNCA_H
#define FUNCA_H
//頭文件內容
#end if

這樣，如果a.h包含了funcA.h，b.h包含了a.h、funcA.h，重複包含，會出現一些type redefination之類的錯誤。#if defined等價於#ifdef; #if !defined等價於#ifndef

#error

#error命令是C/C++語言的預處理命令之一，當預處理器預處理到#error命令時將停止編譯並輸出用戶自定義的錯誤消息。 語法：

#error [用戶自定義的錯誤消息]

注：上述語法成份中的方括號“[]”代表用戶自定義的錯誤消息可以省略不寫。

//例

用法示例：

/*
*檢查編譯此源文件的編譯器是不是C++編譯器
*如果使用的是C語言編譯器則執行#error命令
*如果使用的是 C++ 編譯器則跳過#error命令
*/
#ifndef __cplusplus
#error 親，您當前使用的不是C++編譯器噢！
#endif
#include <stdio.h>
int main()
{
printf("Hello,World!");
return 0;
}

#line

#line指令改變LINE與FILE的內容，它們是在編譯程序中預先定義的標識符。

#pragma

#pragma指令沒有正式的定義。編譯器可以自定義其用途。典型的用法是禁止或允許某些煩人的警告信息。

//例

#line   100  //初始化行計數器 
#include<stdio.h>//行號100
int main()
{
printf("Hello World!\n");
printf("%d",__LINE__);
return 0;
}

//輸出104