C语言学习笔记：预处理器

预定义符号

预处理器定义了一些符号，它们的值是一些常量。

|:—:|:—:|
|符号|含义|
|_FILE_|进行编译的源文件名|
|_LINE_|文件当前行的行号|
|_DATE_|文件被编译的日期（年月日）|
|_TIME_|文件被编译的时间（时分秒）|
|_STDC_|如果编译器支持ANSI C，它就是1，否则未定义|

define

首先，这是它的正式定义：

#define name stuff

这样，每当有name出现在这一行的后面时，预处理器就会把它替换成stuff。

宏

#define提供了一个机制：可以将参数替换到文本中去。这种实现被称作宏。下面是它的声明方式：

#define name(parameter-list) stuff

parameter-list，也就是参数列表，是一个由逗号分隔，每一项都可能出现在stuff中的列表。此处的括号必须与name紧邻。下面是一个实例：

#define SQUARE(x) x * x

如果把SQUARE(5)放在随后的代码中，预处理器就会把它替换成5 * 5。但是，如果是SQUARE(5+1)呢？很显然是5+1 * 5+1，不是我们预期的结果。要修复这个问题，就把宏改成这样：

#define SQUARE(x) (x)*(x)

那如果宏定义中间的符号是加号而非乘号呢？结果也非预期。我们又要改一改了：

#define ADD(x) ((x)+(x))

这样就安全了吗？并不。如果x是某种值会改变的表达式（例如x=getchar()，或者设想你写了一个用来比较大小的宏MAX(a,b)，然后如此调用：MAX(b++,c++)），那么替换后，两个x的值也不会相等。也就是说，作为宏参数的表达式会被多次求值。

那么为什么要使用宏呢？有三点原因：宏可以做到函数做不到的事；并且，宏的执行效率要高于函数。

• 宏比函数的效率高：因为调用函数时，需要为函数分配栈空间等，所以多少会有时间损耗。在某些场景下更是明显。宏唯一的开销是编译时的时间变长，程序体积变大。

• 宏能做到更多：例如这个：

#define MALLOC(n, type) \
                       ((type*)malloc((n)*sizeof(type)))

类型是无法作为函数参数进行传递的。

• 宏与类型无关：例如这个宏：

#define MAX(a,b) ((a)>(b)?(a):(b))

它与类型无关。如果用函数来实现，那么就需要很多不同版本的函数了。

这里注意，宏名一般用大写字母表示。这是约定，为了区分它和函数而设定。因为它和真正的函数还是有着不同之处的。

注意

这里有两点注意事项：一个是，可以用反斜杠\来让宏换行书写而不间断；另一个是，注意宏定义末尾并没有加分号，这是因为我们希望在书写时，可以像调用函数一样调用它，而不会因为没注意到重复分号，而在一些场合（如if-else）中将两条语句错当成一条，从而造成错误。

undef

用于移除一个现存的宏定义：

#undef name

命令行定义

编译时，可以在编译选项中定义宏。

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    int array[ARRAY_SIZE];
    ...

源码中并没有给出ARRAY_SIZE的定义，所以我们必须在编译时指定。

通用格式为：

-Dname
-Dname=stuff

所以我们应该这样给出它的定义：

gcc main.c -DARRAY_SIZE=100

条件编译

#if constant-expression
    statements
/* #elif可选 */
#elif constant-expression
    statements
#else
    statements
#endif

constant-expression，即常量表达式，意思是说要么它是一个字面值常量（比如1），要么就是用define定义的符号。

此时，预处理器就会根据这几个常量表达式来对源代码选择性地编译了。在进行debug时尤为有用。定义宏DEBUG，若值为1则编译一些测试时才会用的语句；否则只编译其他语句。

同时它还有个较常用的指令：是否被定义

//这几条都是等价的
#if defined(symbol)
#ifdef symbol
//还可以用逻辑运算
#if !defined(symbol)
//和下面这条等价
#ifndef symbol

上面所说的那些条件编译指令也支持嵌套。

include

#include表示将后面跟随的文件的所有内容复制并替换这一行语句。它有两种形式：

//这表示函数库文件
#include <stdio.h>
//这表示同目录文件。如果找不到，则会在函数库目录查找

其他

包含#error，#line，#progma等。不一一介绍了。

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宏的内容基本就是这些了。