预处理指令详解

1.预定义符号

__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

2.#define

2.1 #define 定义标识符

语法：

#define name stuff

例如以下代码（并且应用了预定义符号）:

#include<stdio.h>
#define MAX 100
#define STA static // 为static 这个关键字创建一个简短的名字
//如果定义的stuff过长，可以分成几行写，除了最后一行的每行后面加上一个反斜杠(续行符)
#define DEBUG_PRINT printf("file:%s\nline:%d\n \date:%s\ntime:%s\n",\__FILE__,__LINE__,\__DATE__,__TIME__ )int main()
{DEBUG_PRINT;return 0;
}

运行结果如下：

这里有一个问题

在define定义标识符的时候，需要加上;吗？

这里建议不要加上;，这样很容易导致问题。

例如：

#define MAX 10;
int main()
{int i = 0;int arr[10] = {0};for(i=0;i<MAX;++i){arr[i] = 1;}return 0;
}

在这种情况下，编译器就会报错，这是由于用#define定义的标识符的使用逻辑是替换，也就是说这里的for语句其实等价于

for(i = 0; i<10;; ++i)
//宏替换之后的结果

很显然，这不符合for语句的语法，因此我们在用#define定义标识符时最好不要加分号，不然有可能会导致错误。

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）。

宏的声明方式如下：
#define name( parment-list ) stuff
其中的parment-list是一个由逗号隔开的符号表。

注意：
参数列表的左括号必须与name紧邻。
如果两者之间由任何空白存在，参数列表就会被解释为stuff的一部分。

来看下面一段代码：

#define SQUARE(X) x*x
int main()
{printf("%d",SQUARE(5+1));return 0;
}

如果对宏的实现不熟悉的话，可能会觉得这段代码将打印36，事实上将打印11.
为什么呢？

替换文本时，参数x被替换成了5+1，所以这条语句实际上变成了：
printf("%d\n",5+ 1*5 +1);

这样就能知道为什么会出现11的情况了，这是由于替换产生的表达式由于优先级的原因并没有按照预想的次序进行求值。

这时，只需要加括号就可以解决问题。

#define SQUARE(X) ((X)*(X))

---

从这个例子我们就可以得出一个编程习惯，那就是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。也就是说，对于宏来说，我们不能吝啬括号的使用。

2.3 #define 替换规则

在程序中扩展#define定义符号和宏时，需要涉及这几个步骤。

1. 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。
2. 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。
3. 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。

例如：

#define A 2
#define C A*2
int main()
{printf("%d\n",C);return 0;
}

在这段代码中，C首先将会被替换为A * 2，然后A * 2再被替换成2 * 2。

注意：

1. 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。
2. 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。

第二点是什么意思呢？看以下代码：

#define A 2
int main()
{printf("this value is A");return 0;
}

这段代码中A并不会被替换，输出的结果仍然是 this value is A, 这就是字符串常量内容不被搜索的意思了。

2.4 #和##

#的作用

如何将参数插入到字符串中呢？

我们来看看这样一段代码：

char* p = "hello ""bit\n"; printf("hello"" bit\n");
printf("%s", p);

通过测试我们会发现，这里输出的都是hello bit。通过这点，我们就发现了字符串是有自动连接的特点的。

而#的作用是将一个宏参数编程对应的字符串。

通过这两个特点，我们就可以进行一些骚操作了嘿嘿！

看下面代码：

int i = 10; 
#define PRINT(FORMAT, VALUE)\ 
printf("the value of " #VALUE "is "FORMAT "\n", VALUE);
PRINT("%d", i+3);

这里，代码中的#VALUE就会被预处理器处理为：”VALUE“ , 所以这段代码最后会输出
the value of i+3 is 13

##的作用

##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。

这个符号非常的神奇，可以看一下以下代码：

#define ADD_TO_SUM(x,value)\sum##x += value
ADD_TO_SUM(2,10);
//这段代码的意思最后会被预处理器处理为
//sum2 += 10；
//作用是：给sum2这个变量的值增加10.

注意：

这样的连接必须产生一个合法的标识符。否则其结果就是未定义的。

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。

那么，什么是带有副作用的参数呢？
例如：

x+1 //不带副作用
x++ //带副作用

x++这个代码在对x加一的时候同时也改变了x的值，这就是其副作用。

下面，我们用一段代码来看带有副作用的参数会带来什么问题把。

#define MAX(a,b) ((a)>(b)?(a):(b))
x = 1;
y = 2;
z = MAX(x++,y++);
printf("x=%d y=%d z=%d\n",x,y,z);

如果你把宏和函数搞混在一起的话，可能会觉得结果是x=2,y=3,z=2
但是这题的结果却是x=2,y=4,z=3

问题出在哪呢？
还是那样，宏的原理是替换，所以当前代码经过预处理器处理之后的结果是:

z = ((x++)>(y++)?(x++):(y++));

根据该表达式求出来的值就是上诉结果。

因此，以后使用宏时一定要牢记一点，宏的实现逻辑是替换

2.6 宏和函数的对比

宏通常用于执行简单的计算，例如上面在两数中找出较大值的MAX宏。

另外，宏有时候可以做到函数左不到事，例如：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
int* p = MALLOC(8,char);

宏和函数对比图

属性	#define定义宏	函数
代码长度	每次使用时，宏代码都会被插入到程序中。除了非常 小的宏之外，程序的长度会大幅度增长	函数代码只出现于一个地方；每 次使用这个函数时，都调用那个地方的同一份代码
执行速度	更快	存在函数的调用和返回的额外开销，相对慢一些，但是区别不会很大
操作符优先级	除非加上括号，否则临近的优先级有可能会产生不可预料的后果	参数函数只在函数调用的时候求值一次，表达式的求值结果易预测
参数类型	宏的参数和类型无关，只要对参数的操作合法，他就可以使用于任何参数类型	函数参数与类型有关，如果函数参数类型不同，就需要不同的函数，即使他们执行的任务式相同的。
调试	宏不方便调试	函数可以逐语句调试
递归	宏不能递归	函数可以递归

2.7 命名约定

函数和宏的使用语法很相似，为了区分二者，一般写宏有一个习惯：

宏名全部大写
函数名不能全部大写

3.#undef

该指令用于移除一个宏定义

#define NAME A //定义
#undef NAME  //移除定义

4.条件编译

在编译程序的时候我们将一些语句编译或放弃是很简单的。
例如：

调试性的代码，删去过于可惜，保留又会影响输出结果，我们就可以使用条件编译。

#include <stdio.h> 
#define __DEBUG__
int main()
{int i = 0;int arr[10] = {0}; for(i=0; i<10; i++) 
{arr[i] = i;
#ifdef __DEBUG__ //如果该文件定义了__DEBUG__，则执行下面语句，若没有，则不执行printf("%d\n", arr[i]);//为了观察数组是否赋值成功。
#endif 

4.1 常见的条件编译指令

1. #if 常量表达式 //...
#endif 
//常量表达式由预处理器求值。 
如：
#define __DEBUG__ 1 
#if __DEBUG__ //..
#endif
2.多个分支的条件编译 
#if 常量表达式 //...
#elif 常量表达式 //...
#else //... 
#endif3.判断是否被定义 
#if defined(symbol) 
#ifdef symbol#if !defined(symbol) 
#ifndef symbol4.嵌套指令
#if defined(OS_UNIX) #ifdef OPTION1unix_version_option1(); #endif #ifdef OPTION2 unix_version_option2(); #endif
#elif defined(OS_MSDOS) #ifdef OPTION2msdos_version_option2(); #endif
#endif

5.#error

语法：

#error token-string //标记-字符串

#error指令在编译时发出用户指定的错误消息，然后终止编译

例如：

#ifndef __cplusplus
#error C++ compiler required.
//若程序中没有定义__cplusplus,中止编译并报错
#endif