08 编译预处理(最终讲稿)

第8章编译预处理河南理工大学重点、难点本章重点：宏定义命令条件编译命令文件包含命令本章难点：带参宏定义条件编译内容提要8.1宏定义8.1.1无参宏定义8.1.2带参宏定义8.2条件编译8.3文件包含所谓编译预处理是指，在对源程序进行编译之前，先对源程序中的编译预处理命令进行处理；然后再将处理的结果和源程序一起进行编译，得到目标代码。C语言提供的编译预处理命令主要有宏定义、条件编译和文件包含等三种。为了能够和一般C语句区别开来，编译预处理命令以“#”号开头。它占用一个单独的书写行，命令行末尾没有分号。8.1宏定义宏定义是指将一个标识符(又称宏名)定义为一个字符串(或称替换文本)。在编译预处理时，对程序中出现的所有宏名都用相应的替换文本去替换，这称为“宏替换”或“宏展开”。在Ｃ语言中，“宏定义”可分为无参宏定义和带参宏定义两种。8.1.1无参宏定义无参宏定义即定义没有参数的“宏”，其一般形式为：#define标识符替换文本其中#define表示该语句行是宏定义命令，“标识符”为所定义的宏名，习惯上宏名用大写字母表示；“替换文本”可以是常量、关键字、表达式、语句等任意字符串。在define、宏名和替换文本之间分别用空格隔开。#define命令可以不包含“替换文本”，此时仅说明宏名已被定义，以后可以使用。第2章介绍的符号常量的定义就是一种无参宏定义。例8-1用无参宏定义计算s=3*(y*y+3*y)+4*(y*y+3*y)+5*(y*y+3*y)#defineM(y*y+3*y)main(){ints,y;printf(Pleaseinputanumber:);scanf(%d,&y);s=3*M+4*M+5*M;printf(s=%d\n,s);}运行情况如下：Pleaseinputanumber:4↙s=336注意在宏定义中替换文本(y*y+3*y)两边的括号不能少，否则会产生错误。如改为以下定义：#difineMy*y+3*y则在宏展开时将得到下述语句：s=3*y*y+3*y+4*y*y+3*y+5*y*y+3*y；显然与原题意要求不符，计算结果当然是错的。因此在进行宏定义时必须注意，应保证宏代换之后不发生错误。说明(1)习惯上宏名用大写字母表示，以便与变量名区别开。但这并非规定，也允许使用小写字母。(2)用替换文本替换宏名只是一种简单的直接替换，替换文本中可以包含任意字符，系统在进行编译预处理时对它不作任何检查。例如：#definePI3.l415926(编译时才报错）(3)宏定义不是声明或执行语句，在行末不要加分号，如果加上分号则连分号也一起替换。(4)一个#define只能定义—个宏，且一行只能定义一个宏。若需要定义多个宏就要使用多个#define，并写在多行上。(5)宏定义时如果一行写不下，可用“\”续行。例如：#definePI3.1415926/*正确*/#definePI3.1415\926/*正确*/(6)宏定义原则上可以出现在源程序的任何地方，但通常写在函数之外，其作用域为从宏定义命令起到源程序文件结束。如要终止其作用域可使用#undef命令，其用法为：#undef标识符如：#undefPI(7)宏名在源程序中若用双撇号括起来，则在编译预处理时不对其作宏替换。也就是说，宏名被双撇号括起来时，仅作为一般字符串使用。例8-2宏替换的选择性。#definePI3.1415926main(){printf(PIis%9.7f.\n,PI);}程序运行结果为：PIis3.1415926.(8)宏定义允许嵌套，在宏定义的替换文本中可以使用已经定义过的宏名。在宏展开时层层替换。例如：#definePI3.1415926#defineSPI*r*r/*PI是已定义的宏名*/对语句：printf(%f,S);在宏替换后变为：printf(%f,3.1415926*r*r);例8-3用无参宏定义表示常用的数据类型和输出格式。#defineINTEGERint#defineREALfloat#definePprintf#defineD%d\n#defineF%f\nmain(){INTEGERa=5,c=8,e=11;REALb=3.8,d=9.7,f=21.08;P(DF,a,b);P(DF,c,d);P(DF,e,f);}程序运行结果为：53.80000089.7000001121.0800008.1.2带参宏定义带参宏定义的一般形式为：#define宏名(形参表)替换文本其中，形参表由一个或多个形参组成，各形参之间用逗号隔开，替换文本中通常应包括有形参。引用带参宏的一般形式为：宏名(实参表)带参宏定义展开时，先把宏引用替换为替换文本，再将替换文本中出现的形参用实参代替。例8-4用带参宏定义求两数中的大者#defineMAX(a,b)(ab)?a:bmain(){intx,y,max;printf(inputtwonumbers(x,y):);scanf(%d,%d,&x,&y);max=MAX(x,y);printf(max=%d\n,max);}程序运行情况如下：inputtwonumbers(x,y):5,6↙max=6注意！！！(1)在带参宏定义中，宏名与其后的左括弧“(”之间不得有空格，否则将变为无参宏定义。例如把：#defineMAX(a,b)(ab)?a:b写为：#defineMAX(a,b)(ab)?a:b将被认为是无参宏定义，宏名是MAX，替换文本为(a,b)(ab)?a:b。对语句：max=MAX(x,y);进行宏替换后，将变为：max=(a,b)(ab)?a:b(x,y);这显然是错误的。(2）在带参宏定义中，替换文本中的形参通常要用括号括起来以避免出错。例8-5分别引用以下宏定义，求3*F(3+2)的值。(A)#defineF(x)x*x+x(B)#defineF(x)(x)*(x)+(x)(C)#defineF(x)(x*x+x)(D)#defineF(x)((x)*(x)+(x))解：表达式3*F(3+2)在分别引用以上4个宏定义后，其值为：(A)因为宏定义只作为一种简单的字符替换，所以在引用(A)中的宏定义后，表达式3*F(3+2)被替换3*3+2*3+2+3+2(B)80。表达式3*F(3+2)被替换为：3*(3+2)*(3+2)+(3+2)(C)48。表达式3*F(3+2)被替换为：3*(3+2*3+2+3+2)(D)90。表达式3*F(3+2)被替换为3*((3+2)*(3+2)+(3+2))由此可见，使用带参数的宏定义，替换文本中的括号位置不同，可以得出不同的结果。使用时一定要仔细考虑。(3)宏定义也可用来定义多个语句，在宏替换时，把这些语句都替换到源程序中。例8-6一个宏定义代表多个语句。#defineSSSV(s1,s2,s3,v)s1=l*w;s2=l*h;s3=w*h;v=w*l*h;main(){intl=3,w=4,h=5,sa,sb,sc,vv;SSSV(sa,sb,sc,vv);printf(sa=%d\nsb=%d\nsc=%d\nvv=%d\n,sa,sb,sc,vv);}程序运行结果为：sa=12sb=15sc=20vv=60带参宏定义与函数的主要区别如下：(1)定义方式不同。带参宏使用预处理命令#define定义；而函数使用函数定义。(2)参数性质不同。带参宏的参数表中的参数不必说明其类型，也不分配存储空间；而函数参数表中的参数需说明其类型并在使用时为其分配存储空间。(3)实现方式不同。宏展开是在编译时由预处理程序完成的，不占用运行时间；而函数调用是在程序运行时进行，需占用一定的运行时间。(4)参数传递不同。若实参为表达式，引用带参宏时只进行简单的字符替换，不计算实参表达式的值；而函数调用时，则先计算表达式的值，然后代入形参。(5)返回值不同。带参宏定义无返回值；而函数有返回值。例8-7带参宏定义的实参是表达式的情况#defineSQ(y)(y)*(y)main(){inta,sq;printf(inputanumber:);scanf(%d,&a);sq=SQ(a+1);printf(sq=%d\n,sq);}程序运行情况如下：inputanumber:3↙sq=16“完全展开，直接代替”例8-8函数与带参宏定义的进一步比较#defineSQ_MACRO(y)((y)*(y))main(){inti=1;printf(SQ_fun:\n);while(i=5)printf(%d\n,SQ_fun(i++));i=1;printf(SQ_MACRO:\n);while(i=5)printf(%d\n,SQ_MACRO(i++));}SQ_fun(inty){return((y)*(y));}程序运行结果为：SQ_fun:1491625SQ_MACRO:212308.2条件编译条件编译是在编译源文件之前，根据给定的条件决定编译的范围。一般情况下，源程序中所有语句都参加编译。但有时希望在满足一定条件时，编译其中的一部分语句，在不满足条件时编译另一部分语句。这就是所谓的“条件编译”。条件编译对于程序的移植和调试是很有用的。在一套程序要产生不同的版本(如演示版本和实际版本)、避免重复定义时往往使用条件编译。条件编译的三种形式(1)第一种形式：#ifdef标识符程序段1#else程序段2#endif功能是：如果标识符是已被#define命令定义过的宏名，就对程序段1进行编译；否则对程序段2进行编译。#ifdef标识符程序段#endif例8-9根据需要设置条件编译，使之能控制对一些提示信息的输出。#defineDEBUGmain(){inta=4;#ifdefDEBUGprintf(Nowtheprogrammerisdebuggingtheprogram.);#elseprintf(a=%d.,a);#endif}程序运行结果为：Nowtheprogrammerisdebuggingtheprogram.若没有第一行的宏定义命令，程序运行后会输出：a=4.(2)第二种形式：#ifndef标识符程序段1#else程序段2#endif功能是：如果标识符未被#define命令定义过的宏名，就对程序段1进行编译；否则对程序段2进行编译。(3)第三种形式：#if常量表达式程序段1#else程序段2#endif功能是：如果常量表达式的值为真（非0），就对程序段1进行编译；否则对程序段2进行编译。例8-10设置一个开关，判断输入值是半径还是边长，实现求圆或正方形的面积。#defineR1main(){floatc,r,s;printf(inputanumber:);scanf(%f,&c);#ifRr=3.14159*c*c;printf(areaofroundis:%f\n,r);#elses=c*c;printf(areaofsquareis:%f\n,s);#endif}程序运行情况如下：inputanumber:3↙areaofroundis:28.274309若程序的第一行改为：#defineR0则程序运行情况如下：inputanumber:3↙areaofsquareis:9.0000008.3文件包含所谓文件包含是指在一个文件中包含另一个文件的全部内容，使之成为该文件的一部分。这相当于是两个文件的合并。文件包含由文件包含命令#include来实现，其一般格式为：#include文件名/*格式一*/或#include文件名/*格式二*/其中“文件名”是指被包含的文件，称为头文件。头文件必须是文本文件，如C语言源程序文件等。头文件常以“.h”为后缀(h为head的缩写)，但也可以是“.c”或其他，甚至没有后缀也是可以的。区别格式一和格式二的主要区别是在存放头文件的路径上。①使用格式一时，预处理程序只在系统规定的目录(include子目录)中去查找指定的头文件，若找不到，则出错，这称