C语言基础：C 预处理器预定义宏预处理器运算符（字符串常量化运算符（#），标记粘贴运算符（##），defined 运算符）参数化的宏

Posted 2022-01-09 CodeJiao

1. C 预处理器

C 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：

指令	描述
#define	定义宏
#include	包含一个源代码文件
#undef	取消已定义的宏
#ifdef	如果宏已经定义，则返回真
#ifndef	如果宏没有定义，则返回真
#if	如果给定条件为真，则编译下面代码
#else	#if 的替代方案
#elif	如果前面的 #if 给定条件不为真，当前条件为真，则编译下面代码
#endif	结束一个 #if……#else 条件编译块
#error	当遇到标准错误时，输出错误消息
#pragma	使用标准化方法，向编译器发布特殊的命令到编译器中

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1.1 预处理器实例

#define:

#define MAX_ARRAY_LENGTH 20

这个指令告诉 CPP 把所有的 MAX_ARRAY_LENGTH 替换为 20。使用 #define 定义常量来增强可读性。

#include:

#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 & #define:

#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 & #endif:

#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。

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1.2 预定义宏

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。

宏	描述
__DATE__	当前日期，一个以 “MMM DD YYYY” 格式表示的字符常量。
__TIME__	当前时间，一个以 “HH:MM:SS” 格式表示的字符常量。
__FILE__	这会包含当前文件名，一个字符串常量。
__LINE__	这会包含当前行号，一个十进制常量。
__STDC__	当编译器以 ANSI 标准编译时，则定义为 1。

示例代码：

#include <stdio.h>

main() 
	// 	这会包含当前文件名，一个字符串常量。
	printf("File :%s\\n", __FILE__ );
	// 	当前日期，一个以 "MMM DD YYYY" 格式表示的字符常量。
	printf("Date :%s\\n", __DATE__ );
	// 当前时间，一个以 "HH:MM:SS" 格式表示的字符常量。
	printf("Time :%s\\n", __TIME__ );
	// 这会包含当前行号，一个十进制常量。
	printf("Line :%d\\n", __LINE__ );
	// 当编译器以 ANSI 标准编译时，则定义为 1。
	printf("ANSI :%d\\n", __STDC__ );

运行结果：

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1.3 预处理器运算符

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")

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1.3.1 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。

#include <stdio.h>

#define  message_for(a, b)  \\
// 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。
	printf(#a " and " #b ": We love you!\\n")

main() 
	message_for("C","Java");

运行结果：

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1.3.2 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;

运行结果:

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（##）。

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1.3.3 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!"
#endif

int main(void)

   printf("Here is the message: %s\\n", MESSAGE);  
   return 0;

运行结果：

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1.4 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))
#define MIN(x,y) ((x) < (y) ? (x) : (y))

int main(void) 
	printf("Max between 520 and 1314 is %d\\n", MAX(520, 1314));
	printf("MIN between 520 and 1314 is %d\\n", MIN(520, 1314));
	return 0;

运行结果：

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