C语言-程序环境和预处理

Posted 2023-03-23 月光迟暮之夜

文章目录

• 预处理详解
• 1.预定义符号
• 2.#define
• • 2.1#define定义的标识符
  • 2.2#define定义宏
  • 2.3#define替换规则
  • • 注意事项：
  • 2.4#和##
  • • #的作用
  • ##的作用
  • 2.5带副作用的宏参数
  • 2.6宏和函数的对比
  • • 宏的优势：
    • 宏的劣势：
    • 宏和函数的一个对比
    • 命名约定
• 3.undef
• 4.条件编译
• 5.文件包含
• • 5.1文件包含的方式
  • 5.2嵌套文件的包含

预处理详解

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

#include<stdio.h>
int main()

	printf("file:%s\\nline:%d\\n", __FILE__, __LINE__);
	printf("date:%s\\ntime:%s\\n", __DATE__, __TIME__);
	return 0;

注：输出的第一行是我这个文件的路径。

2.#define

2.1#define定义的标识符

#define MAX 1000
#define reg register //为 register这个关键字，创建一个简短的名字
#define do_forever for(;;) //用更形象的符号来替换一种实现
#define CASE break;case //在写case语句的时候自动把 break写上。
// 如果定义的 stuff过长，可以分成几行写，除了最后一行外，每行的后面都加一个反斜杠(续行符)。
#define DEBUG_PRINT printf("file:%s\\tline:%d\\t \\
date:%s\\ttime:%s\\n" ,\\
__FILE__,__LINE__ , \\
__DATE__,__TIME__ )

注：不要在标识符后面加","容易出事

2.2#define定义宏

#define MUL(x,y) x*y
int main()

	int a = 10;
	int b = 20;
	int c = MUL(a, b);
	return 0;

结果c是200
但若是这样

#define MUL(x,y) x*y
int main()

	int a = 10;
	int b = 20;
	int c = MUL(a+1, b);
	return 0;

结果就是30，而不是220
原因是置于程序中，预处理器就会将MUL(a+1,b)替换为a+1*b
这里还有一个宏定义

#define DOUBLE(x) (x) + (x)

定义中我们使用了括号，想避免之前的问题，但是这个宏可能会出现新的错误

int a = 5;
printf("%d\\n" ,10 * DOUBLE(a));

这将打印什么值呢？

printf ("%d\\n",10 * (5) + (5));

这个问题的解决办法是在宏定义表达式两边加上一对括号就可以了

#define DOUBLE( x) ( ( x ) + ( x ) )

看上去，好像打印100，但事实上打印的是55.
我们发现替换之后：

所以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。

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，参数名被他们的值替换
3. 最后，再次对结果文件进行扫描，看看它是否还包含任何由#define定义的符号。如果是，就重复上述处理过程

注意事项：

1. 宏参数和#define 定义中可以出现其他#define定义的变量。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。

#define MAX 100

printf("MAX:%d\\n", MAX);

在这个中字符串MAX不会被替换

2.4#和##

#的作用

如何把参数插入到字符串中？
首先我们看看这样的代码：

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

都输出hello world
我们发现字符串是有自动连接的特点的

使用 # ，可以把一个宏参数变成对应的字符串

#define PRINT(X) printf("the value of " #X " is %d\\n",X)


int main()

	int a = 10;
	int b = 20;
	PRINT(a);
	PRINT(b);
	return 0;

##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。

#define CAT(X,Y) X##Y

int main()

	int abc123 = 100;
	printf("%d",CAT(abc, 123));
	return 0;

注：
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。

例如：

x+1;//不带副作用
x++;//带有副作用

#define MAX(a, b) ( (a) > (b) ? (a) : (b) )
...
x = 5;
y = 8;
z = MAX(x++, y++);
printf("x=%d y=%d z=%d\\n", x, y, z);//输出的结果是什么？

这里我们得知道预处理器处理之后的结果是什么：

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

所以输出的结果是：

x=6 y=10 z=9

2.6宏和函数的对比

宏通常被应用于执行简单的运算。比如在两个数中找出较大的一个。
那为什么不用函数来完成这个任务？

原因有二：

宏的优势：

1. 用于调用函数和从函数返回的代码可能比实际执行这个小型计算工作所需要的时间更多。所以宏比函数在程序的规模和速度方面更胜一筹。
2. 更为重要的是函数的参数必须声明为特定的类型。所以函数只能在类型合适的表达式上使用。反之这个宏可以适用于整形、长整型、浮点型等可以用来比较的类型。宏是类型无关的。

宏的劣势：

1. 每次使用宏的时候，一份宏定义的代码将插入到程序中。除非宏比较短，否则可能大幅度增加程序的长度。
2. 宏是没法调试的。
3. 宏由于类型无关，也就不够严谨。
4. 宏可能会带来运算符优先级的问题，导致程容易出现错。

宏有时候可以做函数做不到的事情。比如：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
MALLOC(10, int);//类型作为参数
//预处理器替换之后：
(int *)malloc(10 * sizeof(int));

宏和函数的一个对比

命名约定

把宏名全部大写
函数名不要全部大写

3.undef

这条指令用于移除一个宏定义。

#undef NAME
//如果现存的一个名字需要被重新定义，那么它的旧名字首先要被移除

4.条件编译

在编译一个程序的时候我们如果要将一条语句（一组语句）编译或者放弃是很方便的。因为我们有条件编译指令
比如说：
调试性的代码，删除可惜，保留又碍事，所以我们可以选择性的编译。

#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__
		printf("%d\\n", arr[i]);//为了观察数组是否赋值成功
		#endif 
	
	return 0;

常见的条件编译指令：

1.
#if 常量表达式(如果为0，则不执行下面的语句，如果是非零则执行)
//...
#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
//...
#endif
3.判断是否被定义
#if defined(symbol)
#ifdef symbol
#if !defined(symbol)
#ifndef symbol
4.嵌套指令
#if defined(OS_UNIX)
#ifdef OPTION1
unix_version_option1();
#endif
#ifdef OPTION2
unix_version_option2();
#endif
#elif defined(OS_MSDOS)
#ifdef OPTION2
msdos_version_option2();
#endif
#endif

5.文件包含

我们已经知道， #include 指令可以使另外一个文件被编译。就像它实际出现于 #include 指令的地方
一样。
这种替换的方式很简单：
预处理器先删除这条指令，并用包含文件的内容替换。
这样一个源文件被包含10次，那就实际被编译10次。

5.1文件包含的方式

本地文件包含

#include "filename"

查找策略：先在源文件所在目录下查找，如果该头文件未找到，编译器就像查找库函数头文件一样在标准位置查找头文件。
如果找不到就提示编译错误。
库文件包含

#include <filename.h>

查找头文件直接去标准路径下去查找，如果找不到就提示编译错误

5.2嵌套文件的包含

如果出现这样的场景：

comm.h和comm.c是公共模块。
test1.h和test1.c使用了公共模块。
test2.h和test2.c使用了公共模块。
test.h和test.c使用了test1模块和test2模块。

这样最终程序中就会出现两份comm.h的内容。这样就造成了文件内容的重复
如何解决这个问题？

答案：条件编译

每个头文件的开头写：

#ifndef __TEST_H__
#define __TEST_H__

#endif

或者：

pragma once

就可以避免头文件的重复引入。

以上就是本篇文章的内容了，很感谢你能看到这里
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