C语言预处理器

约定不等于承诺〃 2022-12-10 03:54 102阅读 0赞

C预处理器在程序执行之前查看程序，根据程序中的预处理指令，预处理器把符号缩写替换成其表示的内容。基本上他的工作就是**文本替换**。

# 翻译程序的第一步 #

*  首先，编译器把源代码中出现的字符映射到源字符集。
 *  第二，定位每个反斜杠后面跟着的换行符实例，并删除它们。将多个**物理行**替换成一个**逻辑行**：

//两个物理行
    printf("That is wond\
    		erful!\n");
    //转换成一个逻辑行：
    printf("That is wonderful!\n");

*  第三，编译器将文本划分成预处理记号序列、空白序列和注释序列，编译器将用一个空格字符替换每一条注释。

int/*这看起来并不是空格*/fox;
    //会变成：
    int fox;

# 明示常量：\#define #

使用\#define来定义**明示常量**，也叫**符号常量**。  
预处理器指令从\#开始运行，到后面的第一个换行符为止，也就是说指令的长度仅限于一行（逻辑行）。

#include<stdio.h>
    #define TWO 2
    #define OW "This is a\
    	test.have a try" //反斜杠把该定义延续到下一行
    #define FOUR TWO*TWO //预处理不做计算，只是简单替换 
    #define PX printf("X is %d.\n",x)
    #define FMT "X is %d.\n"
     
    //在#define中使用参数--类函数宏，圆括号中可以有一个或多个参数。
    #define SQUARE(X) X*X
    #define PR(X) printf("The result is %d.\n",X);
     
    //预处理粘合剂：##运算符
    #define XNAME(n) x ## n
    #define PRINT_XN(n) printf("x" #n " = %d\n", x ## n); 
    
    int main(void)
    {
        
    	int x = TWO;
    	
    	PX;
    	x = FOUR;
    	printf(FMT,x);
    	printf("%s\n",OW);
    	printf("TWO:OW\n");
    	
    	x = SQUARE(x);
    	PR(x);
    	
    	//宏定义只是简单替换，
    	//这里变成：printf("The result is %d.\n", x + 2 * x + 2);  16+2*16+2==50	
    	PR(SQUARE(x + 2));
    	
    	//这里变成：printf("The result is %d.\n", x++ * x++);  16*17==272	
    	PR(SQUARE(x++));
    	
    	//##运算符
    	int XNAME(1) = 14; //变成 int x1 = 14；
    	int XNAME(2) = 20; //变成 int x2 = 20;
    	int x3 = 30;
    	PRINT_XN(1);       //变成 printf("x1 = %d\n", x1); 
    	PRINT_XN(2);       //变成 printf("x2 = %d\n", x2); 
    	PRINT_XN(3);       //变成 printf("x3 = %d\n", x3); 
    	return 0;	
    } 
    /*
    结果： 
    	X is 2.
    	X is 4.
    	This is a       test.have a try
    	TWO:OW
    	The result is 16.
    	The result is 50. 
    	The result is 272.
    	x1 = 14
    	x2 = 20
    	x3 = 30
    */

# 文件包含：\#include #

当预处理器发现\#include时，会查看后面的文件名，并把文件的内容包含到当前文件中，即替换源文件中的\#include指令。

# \#undef指令 #

\#undef指令用于取消已定义的\#define指令  
假如有如下定义：

#define LIMIT 100

然后又有如下指令：

#undef LIMIT

将移除上面的定义，可以将LIMIT重新定义一个新值，即使原来没有定义LIMIT，取消LIMIT定义仍然有效，如果想使用一个名称，又不确定之前是否用过，为了安全起见，可以使用\#undef指令取消改名字的定义。

# 条件编译 #

可以使用这些指令告诉编译器根据编译时的条件执行或忽略代码块。

#include<stdio.h>
    #define TEST 
    #ifdef TEST        //如果已经用#define定义了MAVIS，则执行下面指令 
    	#include "string.h"
    	#define NUM 999
    #else              //否则 
    	#include "math.h"
    	#define NUM 666
    #endif             //条件结束，必须以#endif结尾 
    
    int main(void)
    {
        
    	#ifdef TEST
    		printf("this is a test: %d\n",NUM);
    	#endif
    	
    	#ifndef SIZE   //#ifndef 和#ifdef指令的用法类似，不过它的意思相反，如果未定义SIZE，则执行下面代码段 
    		#define SIZE 2
    		puts("size is not defined!");
    		printf("size = %d\n", SIZE);
    	#endif 
    	
    	// #if指令很像C语言中的if
    	#if SIZE == 1
    		puts("size == 1");
    	#elif SIZE == 2
    		puts("size == 2");
    	#else
    		puts("size == 0");	
    	#endif 
    	
    	/*较新的编译器提供另一种方法测试名称是否定义
    		即，用#if defined (SIZE) 来代替 #ifdef VAX 
    	*/
    	#if defined (SIZE)
    		puts("size!!!");
    	#endif 
    	return 0;
    	/*
    	结果： 
    		this is a test: 999
    		size is not defined!
    		size = 2
    		size == 2
    		size!!!
    	*/
    }

# 预定义宏 #

#include<stdio.h>
    void why_me();
    
    int main(void)
    {
        
    	printf("The file is %s.\n", __FILE__);//当前源代码文件名的字符串字面量 
    	printf("The date is %s.\n", __DATE__);//预处理的日期 
    	printf("The time is %s.\n", __TIME__);//翻译代码的时间 
    	//printf("The version is %ld.\n", __STDC_VERSION__);
    	printf("This is line %d.\n", __LINE__);// 当前源代码所在的行号 
    	printf("This function is %s,\n", __func__);//预定义标识符，不是预定义宏，当前所在函数的函数名称 
    	
    	why_me();
    	
    	return 0;	
    } 
    
    void why_me(){
        
    	printf("This function is %s\n", __func__);
    	printf("This is line %d\n", __LINE__);
    }
    /*
    结果： 
    	The file is C:\Users\LUO\Desktop\C\code-train\predef.c.
    	The date is Sep 24 2020.
    	The time is 20:14:14.
    	This is line 10.
    	This function is main,
    	This function is why_me
    	This is line 20
    */

# 泛型选择 #

在程序设计中，**泛型编程**指那些没有特定类型，但一旦指定一种类型，既可以转换成指定类型的代码。C++在模板中可以创建泛型算法，然后编译器根据指定的类型自动使用实例化代码。C11新增了一种表达式，叫作**泛型选择表达式**，可根据表达式的类型选择一个值。

-Generic(x, int: 0,float: 1, double: 2, default: 3)

\_Generic是C11的关键字，第一个项是一个表达式，后面每个项都由一个类型、一个冒号和一个值组成。

#include<stdio.h>
    
    #define MYTYPE(X) _Generic((X),int:"data is int",float:"data is float",double:"data is double",default:"other")
    
    int main(void)
    {
        
    	int d = 4;
    	
    	printf("%s\n", MYTYPE(d)); //d是int类型, MYTYPE(4)得”int” 
    	printf("%s\n", MYTYPE(d*2.0)); //d*2.0是double类型，, MYTYPE(8.0)得”double”  
    	printf("%s\n", MYTYPE(3L)); //3L是long类型, MYTYPE(3L)得”other”
    	printf("%s\n", MYTYPE(&d)); //&d是int *类型, MYTYPE(&d)得”other”
    	
    	return 0;
    }
    /*
    结果： 
    	data is int
    	data is double
    	other
    	other
    	
    */

# 内联函数（C99） #

通常函数的调用都有一定的开销，因为函数的调用包括建立调用、传递参数、跳转到函数代码并返回。内联函数就是**以空间换时间**，使函数的调用更加快捷。  
标准规定：**具有内部链接的函数可以成为内联函数**，还规定了**内联函数的定义与调用该函数的代码必须在同一个文件中。因此最简单的办法是使用inline**和**static**修饰。通常，内联函数应定义在首次使用它的文件中，所以内联函数也相当于函数原型。

#include<stdio.h>
    inline static void test()
    {
        
    	puts("test!");
    }
    int main()
    {
        
    	...
    	test();
    	...
    }

*  由于并未给内联函数预留单独的代码块，所以无法获得内联函数的地址，另外，内联函数无法在调试器中显示。
 *  由于内联函数具有内部链接，所以在多个文件中定义同一个内联函数不会产生什么影响。
 *  如果多个文件都需要使用同一个内联函数，可以将它定义在h头文件中。