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C++ 预处理器

通常我们说 C++ 的 Build（这里没用 编译 是怕混淆）可分为4个步骤：预处理、编译、汇编、链接

预处理就是本文要详细说的宏替换、头文件包含等
编译是指对预处理后的代码进行语法和语义分析，最终得到汇编代码或接近汇编的其他中间代码
汇编是指将上一步得到的汇编或中间代码转换为目标机器的二进制指令，一般是每个源文件生成一个二进制文件（VS是.obj，GCC是.o）；
链接是对上一步得到的多个二进制文件“链接”成可执行文件或库文件等

预处理器

预处理器是一些指令，指示编译器在实际编译之前所需完成的预处理

所有的预处理器指令都是以 井号（#） 开头
只有空格字符可以出现在预处理指令之前
预处理指令不是 C++ 语句，所以它们不会以分号（;）结尾

在之前所有的范例中都有 #include 指令。这个宏用于把头文件包含到源文件中

C++ 还支持很多预处理指令: #include、#define、#if、#else、#line 等

#define 预处理

#define 预处理指令用于创建符号常量。该符号常量通常称为宏，

#define 指令的语法格式如下：

#define macro-name replacement-text

使用 #define 定义了宏，在该文件中后续出现的所有宏 macro-name 都将会在程序编译之前被替换为 replacement-text

范例

/**
 * file: main.cpp
 * author: 简单教程(www.twle.cn)
 *
 * Copyright © 2015-2065 www.twle.cn. All rights reserved.
 */

#include <iostream>
using namespace std;

#define PI 3.1415926

int main ()
{

    cout << "Value of PI is :" << PI << endl; 

    return 0;
}

现在开始测试这段代码，看看预处理的结果。

我们使用 -E 选项进行编译，并把结果重定向到 demo.p 中。

$ gcc -E main.cpp > demo.p

然后使用 cat demo.p 命令查看 demo.p 会在文件结尾的地方看到以下代码

# 9 "main.cpp" 2
using namespace std;



int main ()
{

    cout << "Value of PI is :" << 3.1415926 << endl;

    return 0;
}

定义参数宏

可以使用 #define 来定义一个带有参数的宏

语法格式如下

/**
 * file: main.cpp
 * author: 简单教程(www.twle.cn)
 *
 * Copyright © 2015-2065 www.twle.cn. All rights reserved.
 */

#include <iostream>
using namespace std;

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

int  main ()
{
   int i, j;
   i = 39;
   j = 47;
   cout <<"较大的值为：" << MAX(i, j) << endl;

    return 0;
}

编译运行以上程序，输出结果如下

$ g++ main.cpp && ./a.out
较大的值为：47

条件编译

#if、#endif 等几个指令可以用来有选择地对部分程序源代码进行编译。这个过程被称为条件编译。

条件预处理器的结构与 if 选择结构很像。比如这段预处理器的代码：

#ifndef NULL
   #define NULL 0
#endif

我们可以只在调试时进行编译，调试开关可以使用一个宏来实现：

#ifdef DEBUG
   cerr << "Variable x = " << x << endl;
#endif

如果在指令 #ifdef DEBUG 之前已经定义了符号常量 DEBUG，则会对程序中的 cerr 语句进行编译。

我们也可以使用 #if 0 语句注释掉程序的一部分，比如：

#if 0
   不进行编译的代码
#endif

接下来我们看一个使用条件编译的范例

/**
 * file: main.cpp
 * author: 简单教程(www.twle.cn)
 *
 * Copyright © 2015-2065 www.twle.cn. All rights reserved.
 */

#include <iostream>

using namespace std;

#define DEBUG

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

int main ()
{
   int i, j;
   i = 100;
   j = 30;

#ifdef DEBUG
   cerr <<"Trace: Inside main function" << endl;
#endif

#if 0
   /* 这是注释部分 */
   cout << MKSTR(HELLO C++) << endl;
#endif

   cout <<"The manimum is " << MAX(i, j) << endl;

#ifdef DEBUG
   cerr <<"Trace: Coming out of main function" << endl;
#endif
    return 0;
}

编译运行以上范例，输出结果如下

$ g++ main.cpp && ./a.out
Trace: Inside main function
The manimum is 100
Trace: Coming out of main function

# 和 ## 运算符

# 和 ## 预处理运算符在 C++ 和 ANSI/ISO C 中都是可用的。 # 运算符会把 replacement-text 令牌转换为用引号引起来的字符串。

我们来看一个范例

/**
 * file: main.cpp
 * author: 简单教程(www.twle.cn)
 *
 * Copyright © 2015-2065 www.twle.cn. All rights reserved.
 */

#include <iostream>
using namespace std;

#define MKSTR( x ) #x

int main ()
{
    cout << MKSTR(HELLO 简单教程) << endl;

    return 0;
}

编译运行以上范例，输出结果如下

$ g++ main.cpp && ./a.out
HELLO 简单教程

让我们来看看它是如何工作的，使用 -E 选项查看编译后的代码

$ gcc -E main.cpp  |  tail
using namespace std;



int main ()
{
    cout << "HELLO 简单教程" << endl;

    return 0;
}

看，是不是很简单，C++ 预处理器把下面这行：

cout << MKSTR(HELLO 简单教程) << endl;

转换成了

cout << "HELLO 简单教程" << endl;

`##` 运算符用于连接两个令牌

## 运算符可以把两个令牌拼接起来，不如：

#define CONCAT( x, y )  x ## y

当 CONCAT 出现在程序中时，它的参数会被连接起来，并用来取代宏。例如，程序中 CONCAT(HELLO, 简单教程) 会被替换为 HELLO 简单教程

范例：使用 ## 拼接令牌

/**
 * file: main.cpp
 * author: 简单教程(www.twle.cn)
 *
 * Copyright © 2015-2065 www.twle.cn. All rights reserved.
 */

#include <iostream>
using namespace std;

#define concat(a, b) a ## b
int main()
{
   double xy = 99.999;

   cout << concat(x, y) << endl;
   return 0;
}

编译运行以上程序，输出结果如下

$ g++ main.cpp && ./a.out
99.999

让我们来看看它是如何工作的，使用 -E 选项查看编译后的代码

$ gcc -E main.cpp  |  tail
using namespace std;


int main()
{
   double xy = 99.999;

   cout << xy << endl;
   return 0;
}

看，是不是也很简单，C++ 预处理器把下面这行

cout << concat(x, y);

转换成了

cout << xy;

C++ 中预定义的宏

下表是 C++ 中预定义的一些宏

宏	描述
LINE	这会在程序编译时包含当前行号
FILE	这会在程序编译时包含当前文件名
DATE	这会包含一个形式为 month/day/year 的字符串，它表示把源文件转换为目标代码的日期
TIME	这会包含一个形式为 hour:minute:second 的字符串，它表示程序被编译的时间

范例：使用 C++ 中预定于的宏

/**
 * file: main.cpp
 * author: 简单教程(www.twle.cn)
 *
 * Copyright © 2015-2065 www.twle.cn. All rights reserved.
 */

#include <iostream>
using namespace std;

int main ()
{
    cout << "Value of __LINE__ : " << __LINE__ << endl;
    cout << "Value of __FILE__ : " << __FILE__ << endl;
    cout << "Value of __DATE__ : " << __DATE__ << endl;
    cout << "Value of __TIME__ : " << __TIME__ << endl;

    return 0;
}

编译运行以上程序，输出结果如下

$ g++ main.cpp && ./a.out
Value of __LINE__ : 13
Value of __FILE__ : main.cpp
Value of __DATE__ : Sep 29 2017
Value of __TIME__ : 14:17:46

使用 -E 选项，输出预编译后的结果如下

$ gcc -E main.cpp  |  tail

int main ()
{
    cout << "Value of __LINE__ : " << 13 << endl;
    cout << "Value of __FILE__ : " << "main.cpp" << endl;
    cout << "Value of __DATE__ : " << "Sep 29 2017" << endl;
    cout << "Value of __TIME__ : " << "14:18:48" << endl;

    return 0;
}

最佳实战

当我们对程序运行后的结果有所疑问时，可以使用 -E 选项来看看预编译的结果

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C++ 预处理器

预处理器

#define 预处理

范例

定义参数宏

条件编译

# 和 ## 运算符

## 运算符用于连接两个令牌

范例： 使用 ## 拼接令牌

C++ 中预定义的宏

范例： 使用 C++ 中预定于的宏

最佳实战

C++ 基础教程

`##` 运算符用于连接两个令牌

范例：使用 ## 拼接令牌

范例：使用 C++ 中预定于的宏