C语言编程—预处理器

预处理器不是编译器的组成部分，但是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。下面列出了所有重要的预处理器指令：

预处理器实例

分析下面的实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 定义为 20。使用 #define 定义常量来增强可读性。

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

这些指令告诉 CPP 从系统库中获取 stdio.h，并添加文本到当前的源文件中。下一行告诉 CPP 从本地目录中获取 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。

预定义宏

ANSI C 定义了许多宏。在编程中您可以使用这些宏，但是不能直接修改这些预定义的宏。

让我们来尝试下面的实例：

#include <stdio.h>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__ );}

当上面的代码（在文件 test.c 中）被编译和执行时，它会产生下列结果：

File :test.c
Date :Jun 2 2012
Time :03:36:24
Line :8
ANSI :1

预处理器运算符

C 预处理器提供了下列的运算符来帮助您创建宏：

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，则使用宏延续运算符（\）。例如：

#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，当需要把一个宏的参数转换为字符串常量时，则使用字符串常量化运算符（#）。在宏中使用的该运算符有一个特定的参数或参数列表。例如：

#include <stdio.h>#define  message_for(a, b)  \printf(#a " and " #b ": We love you!\n")int main(void)
{message_for(Carole, Debra);return 0;
}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

Carole and Debra: We love you!

标记粘贴运算符（##）

宏定义内的标记粘贴运算符（##）会合并两个参数。它允许在宏定义中两个独立的标记被合并为一个标记。例如：

#include <stdio.h>#define tokenpaster(n) printf ("token" #n " = %d", token##n)int main(void)
{int token34 = 40;tokenpaster(34);return 0;
}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

token34 = 40

这是怎么发生的，因为这个实例会从编译器产生下列的实际输出：

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

这个实例演示了 token##n 会连接到 token34 中，在这里，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）。下面的实例演示了 defined() 运算符的用法：

#include <stdio.h>#if !defined (MESSAGE)#define MESSAGE "You wish!"
#endifint main(void)
{printf("Here is the message: %s\n", MESSAGE);  return 0;
}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

Here is the message: You wish!

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，下面的代码是计算一个数的平方：

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

我们可以使用宏重写上面的代码，如下：

#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。例如：

#include <stdio.h>#define MAX(x,y) ((x) > (y) ? (x) : (y))int main(void)
{printf("Max between 20 and 10 is %d\n", MAX(10, 20));  return 0;
}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

Max between 20 and 10 is 20

使用#define含参时，参数括号很重要，如上例中省略括号会导致运算错误：

#include <stdio.h>#define square(x) ((x) * (x))#define square_1(x) (x * x)int main(void)
{printf("square 5+4 is %d\n", square(5+4));  printf("square_1 5+4 is %d\n", square_1(5+4)); return 0;
}

输出结果为：

square 5+4 is 81
square_1 5+4 is 29

原因:

square   等价于   （5+4）*（5+4）=81
square_1 等价于   5+4*5+4=29

用#define宏定义将a,b交换，不使用中间变量，两种方法实现swap(x,y);

#include <stdio.h>
#define MAX(x,y) ((x>y)?(x):(y))
#define SWAP1(x,y) {x=x+y;y=x-y;x=x-y;}
#define SWAP2(x,y) {x=x^y;y=x^y;x=x^y;}int main()
{int a,b;scanf("%d %d",&a,&b);printf("Max number is:%d\n",MAX(a,b));printf("交换前：x=%d,y=%d\n",a,b);SWAP1(a,b);printf("交换后：x=%d,y=%d\n",a,b);SWAP2(a,b);printf("再次交换后：x=%d,y=%d\n",a,b);return 0;
}

输出结果为：

2 4
Max number is:4
交换前：x=2,y=4
交换后：x=4,y=2
再次交换后：x=2,y=4