第9章 预处理命令

第九章预处理命令ANSIC标准规定可以在C源程序中加入一些“预处理命令”（preprocessorditectives），以改进程序设计环境，提高编程效率。这些预处理命令是由ANSIC统一规定的但是它不是C语言本身的组成部分，不能直接对它们进行编译（因为编译程序不能识别它们）。必须在对程序进行通常的编译（包括词法和语法分析、代码生成、优化等）之前，先对程序中这些特殊的命令进行“预处理”，即根据预处理命令时程序作相应的处理例1若程序中用#define命令定义了一个符号常量A，则在预处理时将程序中所有的A都置换为指定的字符串。例2若程序中用#inc1ude命令包含一个文件“stdio.h”则在预处理时将stdio.h文件中的实际内容代替该命令。经过预处理后程序不再包括预处理命令了，最后再由编译程序对预处理后的源程序进行通常的编译处理，得到可供执行的目标代码。现在使用的许多C编译系统都包括了预处理、编译和连接等部分，在进行编译时一气呵成。但预处理命令不是C语言的一部分，更不是C语句。必须正确区别预处理命令和C语句、区别预处理和编译，才能正确使用预处理命令。C语言与其他高级语言的一个重要区别是可以使用预处理命令和具有预处理的功能。C提供的预处理功能主要有以下三种：1.宏定义2.文件包含3.条件编译分别用宏定义命令、文件包含命令、条件编译命令来实现。为了与一般C语句相区别，这些命令以符号“#”开头。9.1宏定义9.1.1不带参数的宏定义用一个指定的标识符来代表一个字符串，它的一般形式为：#define标识符字符串这就是已经介绍过的定义符号常量。如：#definePI3.1415926它的作用是指定用标识符PI来代替3.1415926这个字符串，在编译预处理时，将程序中在该命令以后出现的所有的PI都用3.1415926代替，这种方法使用户能以一个简单的名字代替一个长的字符串，因此把这个标识符（名字）称为“宏名”。在预编译时将宏名替换成字符串的过程称为“宏展开”。＃define是宏定义命令。例9.1#definePI3.1415926main(){floatl,s,r,v;printf(inputradius:);scanf(%f,&r);l=2.0*PI*r;s=PI*r*r;v=3.0/4*PI*r*r*r;printf(l=%10.4f\ns=%10.4f\nv=%10.4f\n,l,s,v);}说明：1）宏名一般习惯用大写字母表示，以便与变量名相区别。但这并非强制规定，也可用小写字母；2）使用宏定义，可以提高程序的通用性，能作到“一改俱改”；3）宏定义是用宏名代替一个字符串，也就是作简单的替换，不作正确性检查。如果词义或语义错误，只有在编译已被宏展开后的源程序时才会发现错误并报错。例如：#definePI3.14l59把第二个“1”写成“l”。这样的错误只有在编译已被宏展开后的源程序时才会发现错误井报错；4）宏定义不是C语句，不必在行末加分号，如果加了分号，则会连同分号一起进行替换；（5）#define命令出现在程序中函数的外面，宏名的有效范围为定义命令之后到本源文件结束。通常，#tdefine命令写在文件开头，函数之前，作为文件一部分，在此文件范围内有效。（6）可以用#undef命令终止宏定义的作用域。这样可以灵活控制宏定义的作用范围。（7）在进行宏定义时，可以引用已定义的宏名，可以层层置换。例9.2#defineR3.0#definePI3.1415926#defineL2*PI*R#defineSPI*R*Rmain(){printf(“L=%f\nS=%f\n”,L,S);}（8）对程序中用双括号括起来的字符串内的字符，即使与宏名相同，也不进行置换；（9）宏定义是专门用于预处理命令的一个专用名词，它与定义变量的含义不同，只作字符替换，不分配内存空间；9.1.2带参数的宏定义不是进行简单的字符串替换，还要进行参数替换。其定义的一般形式为#define宏名(参数表)字符串字符串中包含在括弧中所指定的参数。例如：#defineS(a,b)a*barear=S(2,3);其中S(2,3)相当与2*3.对带参的宏定义置换方式：在程序中如果有带实参的宏(例如S(3,2))，则按＃define命令行中指定的字符串从左到右进行置换。如果串中包含宏中的形参(如a,b)，则将程序语句中相应的实参（可以是常量、变量或表达式）代替形参，如果宏定义中的字符串中的字符不是参数字符(如上例中*)，则保留。这样就形成了置换的字符串.例9.3#definePI3.1415926#defineS(r)PI*r*rmain(){floata,area;a=3.6;area=S(a);printf(“r=%f\narea=%f\n”,a,area);}说明：（1）对带参数的宏的展开只是将语句中的宏名后面括号内的实参字符串代替＃define命令行中的形参。如果有以下语句：area=S(a+b)将会得到：area=PI*a+b*a+b请注意在a十b外面没有括弧，显然这与程序设计者的原意不符。应当在定义时，在字符串中的形式参数外面加一个括弧。即#defineS(r)PI*(r)*(r)只有这样才会得到：area=PI*(a+b)*(a+b)（2）在宏定义时，在宏名与带参数的括弧之间不应加空格，否则将空格以后的字符都作为替代字符中的一部分，例：#defineS(r)PI*(r)*(r)参数的宏和函数的比较：•类似之处：在引用函数时也是在函数名后的括弧内写实参，也要求实参与形参的数目相等，•带参的宏定义与函数的区别：（1）函数调用时，先求出实参表达式的值，然后代入形参。而使用带参的宏只是进行简单的字符替换；（2）函数调用是在程序运行时处理的，分配内存单元。而宏展开是在编译时进行的，在展开时并不分配内存单元，不进行值的传递处理，也没有“返回值”的概念；（3）对函数中的实参和形参都要定义类型，二者的类型要求一致，不一致应进行类型转换。而宏不存在类型问题，宏名无类型，它的参数也无类型，只是一个符号代表。•调用函数只可得到一个返回值，而用宏可以设法得到几个结果。•使用宏次数多时，宏展开后源程序长，因为每展开一次都使程序增长，而函数调用不使源程序变长。•宏替换不占运行时间识占编译时间。而函数调用则占运行时间（分配单元、保现场、值传递、返回）。#includefile2.c9.2“文件包含”处理所谓“文件包含”处理是指一个源文件可以将另外一个源文件的全部内容包含进来，即将另外的文件包含到本文件之中。C语言提供了#inc1ude命令用来实现“文件包含”的操作。其一般形式为#inc1ude“文件名”或#include文件名file1.cABBfile2.c这种常用在文件头部的被包含的文件称为“标题文件”或“头部文件”，常以“h”为后缀（h为head（头）的缩写），如“stdio.h”文件。当然不用“h”为后缀，而用“c”为后缀或者没有后缀也是可以的，但用”h”作后缀更能表示此文件的性质。说明：（1）一个include命令只能指定一个被包含文件，如果要包含n个文件，要用n个include命令；（2）如果file1.c文件包含file2.h文件，而文件file2.h要用到file3.h的内容，则可在file1.c用两个include命令分别包含文件file2.h和file3.h，而且file3.h应出现在file2.h之前。即：#include“file3.h”#include“file2.h”这样file1.c和file2.h都可以用到file3.h的内容，并且file2中不用声明#include“file3.h”。（3）文件包含可以嵌套；（4）在#include命令中，文件名可以使用双引号或尖括号括起来；如果要包含的是用户自己编写的文件，建议使用双引号；（5）被包含文件(file2.h)与其所在的文件(file.c)在预编译之后已成为同一个文件。因此在file2.h中有全局静态变量，它在file1.c中有效，不必用extern声明。9.3条件编译一般情况下，源程序中所有的行都参加编译。但是有时希望对其中一部分内容只在满足一定条件下才进行编译，这就是“条件编译”。有时，是当满足某条件是进行编译，当条件不满足时则编译另一组语句。条件编译的形式有：（1）#ifdef标识符程序段1#else程序段2#endif它的作用是当所指定的标识符已经被#define命令定义过，则在程序编译阶段只编译程序段1，否则编译程序段2。其中#else部分可以没有，即#ifdef标识符程序段1这里的“程序段”可以是语句组，也可以是命令行。这种条件编译对于提高C源程序的通用性是很有好处的。如果一个C源程序在不同计算机系统上运行，而不同的计算机又有一定的差异（例如，有的机器以16位来存放一个整数，而有的则以32位存放一个整数），这样往往需要对源程序作必要的修改，这就降低了程序的通用性，可以用以下的条件编译来处理。#ifdefCOMPUTER_A#defineINTEGER_SIZE16#else#defineINTEGER_SIZE32#endif如果COMPUTER_A在前面已被定义过，则编译下面的命令行：#defineINTEGER_SIZE16否则，编译下面的命令行:#defineINTEGER_SIZE32如果在这组条件编译命令之前曾出现以下命令行：#defineCOMPUTER_A0或将COMPUTER_A定义为任何字符串，甚至是:#defineCOMPUTER_A则预编译后程序中的INTEGERslzE都用16代替，否则都用32代替。这样，源程序可以不必作任何修改就可以用于不同类型的计算机系统。例如，在调试程序时，常常希望输出一些所需的信息，而在调试完成后不再输出这些信息。可以在源程序中插入以下的条件编译段。#indefDEBUGprintf(“x=%d,y=%d,z=%d\n”,x,y,z);#endif如果在它的前面有以下命令了行：#defineDEBUG则在程序运行时输出x,y,z的值，以便调试时分析。调试完成后只需将这个define命令行删去即可。当然也可用printf语句实现这样的功能，但却麻烦的多。（2）#ifndef标识符程序段1#else程序段2#endif它的作用是当所指定的标识符未被#define命令定义过，则在程序编译阶段只编译程序段1，否则编译程序段2。它只是第一行与第一种形式不同。这种形式与第一种形式的作用相反。以上两种形式用法差不多，根据需要任选一种，视方便而定。（3）#if表达式程序段1#else程序段2#endif它的作用是当指定的表达式值为真（非零）时就编译程序段1，否则编译程序段2。可以事先给定一定条件，使程序在不同的条件下执行不同的功能。不用条件编译命令而直接用if语句也能达到要求，用条件编译命令的好处在于：可以减少被编译的语句，从而减少目标程序的长度，减少运行时间。当条件编译段比较多时，目标程序长度可以大大减少。