C 语言预处理器

C 预处理器 不是编译器的组成部分，它是编译过程中一个单独的步骤。简言之，C 预处理器只不过是一个文本替换工具而已，它们会指示编译器在实际编译之前完成所需的预处理。

我们将把 C 预处理器（C Preprocessor）简写为 CPP。

所有的预处理器命令都是以井号（#）开头。它必须是第一个非空字符，为了增强可读性，预处理器指令应从第一列开始。

下表列出了所有重要的预处理器指令

指令	描述
#define	定义宏
#include	包含一个源代码文件
#undef	取消已定义的宏
#ifdef	如果宏已经定义，则返回真
#ifndef	如果宏没有定义，则返回真
#if	如果给定条件为真，则编译下面代码
#else	#if 的替代方案
#elif	如果前面的 #if 给定条件不为真，当前条件为真，则编译下面代码
#endif	结束一个 #if……#else 条件编译块
#error	当遇到标准错误时，输出错误消息
#pragma	使用标准化方法，向编译器发布特殊的命令到编译器中

预处理器范例

我们通过分析下面的范例来理解不同的指令

#define MAX_ARRAY_LENGTH 20

这个指令告诉 CPP 把所有的 MAX_ARRAY_LENGTH 替换为 20。使用 #define 定义常量可以增强可读性。

#include <stdio.h>
#include "myheader.h"

这些指令告诉 CPP 从 系统库 中查找头文件 stdio.h，并添加文本到当前的源文件中。下一行告诉 CPP 从本地目录中查找 myheader.h ，并添加内容到当前的源文件中。

#undef  FILE_SIZE
#define FILE_SIZE 42

这个指令告诉 CPP 取消已定义的 FILE_SIZE，并重新定义它为 42。

#ifndef MESSAGE
   #define MESSAGE "You wish!"
#endif

这个指令告诉 CPP 只有当 MESSAGE 未定义时，才定义 MESSAGE。

#ifdef DEBUG
   /* Your debugging statements here */
#endif

这个指令告诉 CPP 如果定义了 DEBUG，则执行处理语句。

在编译时，如果您向 gcc 编译器传递了 -DDEBUG 开关量，这个指令就非常有用。它定义了 DEBUG，您可以在编译期间随时开启或关闭调试。

C 语言中预定义的宏

ANSI C 定义了许多宏。在日常编程中您可以使用这些宏。

宏	描述
DATE	当前日期，一个以 "MMM DD YYYY" 格式表示的字符常量
TIME	当前时间，一个以 "HH:MM:SS" 格式表示的字符常量
FILE	当前文件名，一个字符串常量
LINE	当前行号，一个十进制常量
STDC	当编译器以 ANSI 标准编译时，则定义为 1

记住：但千万不要直接修改这些预定义的宏。

让我们用一个范例来演示下这些宏的使用

/**
 * file: main.c
 * author: 简单教程(www.twle.cn)
 */

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main()
{
   printf("File :%s\n", __FILE__ );
   printf("Date :%s\n", __DATE__ );
   printf("Time :%s\n", __TIME__ );
   printf("Line :%d\n", __LINE__ );
   printf("ANSI :%d\n", __STDC__ );

   return EXIT_SUCCESS;
}

编译和运行上面的代码，输出结果如下

File :main.c
Date :Sep 26 2017
Time :09:34:18
Line :14
ANSI :1

这些宏在 debug 时或者输出错误日志的时候就非常有用！

预处理器运算符

C 预处理器提供下列的运算符来帮助我们创建宏

宏延续运算符（\）
字符串常量化运算符（#）
标记粘贴运算符（##）
defined() 运算符

宏延续运算符（\）

一个宏通常写在一个单行上。但是如果宏太长，一个单行容纳不下，则可以使用宏延续运算符（\）。

#define  message_for(a, b)  \
    printf(#a " and " #b ": We love you!\n")

字符串常量化运算符（#）

在宏定义中，可以用字符串常量化运算符（#）把一个宏的参数转换为字符串常量。

在宏中使用该运算符可以有一个特定的参数或参数列表。

/**
 * file: main.c
 * author: 简单教程(www.twle.cn)
 */

#include <stdio.h>

#define  message_for(a, b)  \
    printf(#a " and " #b ": We love you!\n")

int main(void)
{
   message_for("C", "C++");
   return 0;
}

编译和运行上面的代码，输出结果如下

"C" and "C++": We love you!

字符常量化其实就是利用了预处理器的替换作用和两个双引号引起来的支付串可以当做一个字符串功能来实现的。

标记粘贴运算符（##）

标记粘贴运算符（##）会合并两个参数。它可以把宏定义中两个独立的标记被合并为一个标记。

/**
 * file: main.c
 * author: 简单教程(www.twle.cn)
 */

#include <stdio.h>

#define tokenpaster(n) printf ("token" #n " = %d", token##n)

int main(void)
{
   int token88 = 27;

   tokenpaster(88);

   printf("\n");

   return 0;
}

编译和运行上面的代码，输出结果如下

token88 = 27

这到底是什么魔法？

真相就是 C 预处理器会把这个范例的 tokenpaster(n) 编译为

printf ("token34 = %d", token88);

这个范例中，我们使用了 字符串常量化运算符（#） 和 标记粘贴运算符（##）

defined() 运算符

预处理器 defined 运算符是用在常量表达式中的，用来确定一个标识符是否已经使用 #define 定义过。

如果指定的标识符已定义，则值为真（非零）
如果指定的标识符未定义，则值为假（零）

下面这个范例演示了 defined() 运算符的用法

/**
 * file: main.c
 * author: 简单教程(www.twle.cn)
 */

#include <stdio.h>

#if !defined (MESSAGE)
   #define MESSAGE "You want!"
#endif

int main(void)
{
   printf("Here is the voice: %s\n", MESSAGE);  
   return 0;
}

编译和运行上面的代码，输出结果如下

Here is the voice: You want!

参数化的宏

CPP 一个强大的功能是可以使用参数化的宏来模拟函数。

例如，下面的 square 函数用来计算一个数的平方

int square(int x) {
   return x * x;
}

我们可以使用宏重写上面的代码

#define square(x) ((x) * (x))

在使用带有参数的宏之前，必须使用 #define 指令定义。
参数列表是括在圆括号内，且必须紧跟在宏名称的后边。
宏名称和左圆括号之间不允许有空格。

范例

/**
 * file: main.c
 * author: 简单教程(www.twle.cn)
 */

#include <stdio.h>

#define MIN(x,y) ((x) < (y) ? (x) : (y))

int main(void)
{
   printf("MIN between 17 and 23 is %d\n", MIN(17, 23));  
   return 0;
}

编译和运行上面的代码，输出结果如下

MIN between 17 and 23 is 17

C 语言 预处理器

预处理器范例

C 语言中预定义的宏

预处理器运算符

宏延续运算符（\）

字符串常量化运算符（#）

标记粘贴运算符（##）

defined() 运算符

参数化的宏

范例

C 语言基础教程