C語(yǔ)言的那些小秘密之預處理

　　預處理是C語(yǔ)言的一個(gè)重要知識點(diǎn)，它能改善程序設計的環(huán)境，有助于編寫(xiě)易移植、易調試的程序。因此，我們有必要掌握好預處理命令，在自己編程的時(shí)候靈活的使用它，使得編寫(xiě)的程序結構優(yōu)良，更加易于調試和閱讀。接下來(lái)我盡可能的把預處理中重要知識點(diǎn)向讀者講解清楚，使讀者能夠在自己以后編程的過(guò)程中熟練的使用預處理命令。

　　C語(yǔ)言的預處理主要有三個(gè)方面：

　　1、文件的包含

　　2、宏定義

　　3、條件編譯

　　一、文件包含的形式有下面兩種

　　1、#include "文件名"

　　2、#include <文件名>

　　它們之間的區別在于：<文件名>系統到頭文件目錄查找文件， "文件名"則先在當前目錄查找，如果沒(méi)有才到頭文件目錄查找;當然我們也可以使用在命令行來(lái)指定頭文件路徑方法。還要注意就是如果在源文件包含的頭文件之間出現調用的情況，那么被調用的頭文件要出現在調用頭文件的前面。

　　二、宏定義

　　宏定義的使用有兩種形式，一種不帶參數，而另外一種帶參數。

　　1、不帶參數

　　格式： #define 標識符 字符串

　　相信上面這個(gè)格式大家并不陌生，下面還是來(lái)看看如何使用吧。當然在講解之前我們的看看使用過(guò)程中的如下幾個(gè)注意要點(diǎn)：

　　(1)預處理不做語(yǔ)法檢查，所以我們選用的時(shí)候要尤其小心

　　(2)宏定義寫(xiě)在函數的花括號外邊，作用域為其后的程序，通常在文件開(kāi)頭部分，直到用#undef命令終止宏定義的作用域

　　(3)不要在字符串中使用宏，如果宏名出現在字符串中那么將按照字符串進(jìn)行處理

　　下面來(lái)看段代碼的使用。

　　[html] view plaincopy#include

　　#define N 9

　　int main ()

　　{

　　int i,a[N];

　　for(i=0;i

　　{

　　a[i]=i;

　　printf("%dt",a[i]);

　　if((i+1)%3==0)

　　printf("n");

　　}

　　//#undef N

　　printf("%dn",N);

　　}

　　運行結果為：

　　[html] view plaincopy0 1 2

　　3 4 5

　　6 7 8

　　9

　　Press any key to continue

　　我們在此主要是介紹下宏的作用域問(wèn)題，當在以上代碼中注釋掉#undef N時(shí)，接下來(lái)的打印語(yǔ)句能夠正常的打印出;但是當我們沒(méi)有注釋掉#undef N的時(shí)候就會(huì )出現error C2065: 'N' : undeclared identifier錯誤，提示N沒(méi)有定義。接下來(lái)看看帶參數的宏的使用。

　　2、帶參數

　　#define 宏名(參數表) 字符串

　　注意要點(diǎn)：

　　(1)宏名和參數的括號間不能有空格

　　(2)宏替換只作替換，不做計算，不做表達式求解，這點(diǎn)要尤其注意

　　(3)函數調用在編譯后程序運行時(shí)進(jìn)行，并且分配內存。宏替換在編譯前進(jìn)行，不分配內存

　　(4)宏的啞實(shí)結合(所謂的啞實(shí)結合類(lèi)似于函數調用過(guò)程中實(shí)參替代形參的過(guò)程)不存在類(lèi)型，也沒(méi)有類(lèi)型轉換。

　　(5)宏展開(kāi)使源程序變長(cháng)，函數調用不會(huì )

　　下面來(lái)看看linux下一個(gè)典型的應用：

　　#define min(x,y) ({ typeof(x) _x = (x); typeof(y) _y = (y); (void) (&_x == &_y); _x < _y ? _x : _y; })

　　#define max(x,y) ({ typeof(x) _x = (x); typeof(y) _y = (y); (void) (&_x == &_y); _x > _y ? _x : _y; })

　　在上面的兩個(gè)宏中我們發(fā)現有這么一句代碼(void) (&_x == &_y);可能不少讀者有點(diǎn)發(fā)懵的感覺(jué)，這啥意思呢?!其實(shí)我們細細分析就知道，首先看看“==”，這是一個(gè)邏輯表達式，它要求兩邊的比較類(lèi)型必須一致，如果我們的&x和&y類(lèi)型不一致，如一個(gè)為char*，另一個(gè)為int*，不是同一個(gè)類(lèi)型，當我們使用gcc編譯的時(shí)候就會(huì )出現警告信息，vc6則會(huì )報錯error C2446: '==' : no conversion from 'char *' to 'int *'。這句代碼(void) (&_x == &_y); 在此的功能就相當于執行一個(gè)簡(jiǎn)單的判斷操作，我們用來(lái)判斷x和y的類(lèi)型是否一致。別小看了這句代碼，如果學(xué)會(huì )了使用它會(huì )給你的代碼帶來(lái)不少的便捷。下面給出一個(gè)小小的事例：

　　[cpp] view plaincopy#include

　　void print()

　　{

　　printf("hello world!!!n");

　　return ;

　　}

　　void main(int argc,char*argv)

　　{

　　print();

　　return ;

　　}

　　運行結果為：

　　[cpp] view plaincopyhello world!!!

　　Press any key to continue

　　現在我們來(lái)修改下代碼后看看運行結果：

　　[cpp] view plaincopy#include

　　void print()

　　{

　　printf("hello world!!!n");

　　return ;

　　}

　　void main(int argc,char*argv)

　　{

　　#define print() ((void)(3))

　　print();

　　return ;

　　}

　　運行結果為：

　　[cpp] view plaincopyPress any key to continue

　　這兒的結果沒(méi)有了我們之前的那句hello world!!!，可以看出這個(gè)時(shí)候函數并沒(méi)有被調用，這是因為我們使用了#define print() ((void)(3))，使得之后調用函數print()轉換為了一個(gè)空操作，所以這個(gè)函數在接下來(lái)的代碼中都不會(huì )被調用了，就像被“沖刷掉”了一樣?？吹竭@兒你是不是想起我們之前的那篇《C語(yǔ)言的那些小秘密之斷言》了呢，我們同樣可以使用這種方法來(lái)實(shí)現斷言的關(guān)閉，方法與之類(lèi)似，在此就不再講解了，有興趣的讀者可以自己試試。講到這兒似乎應該結束了，但是細心的讀者會(huì )有另外一個(gè)疑惑?在#define min(x,y) ({ typeof(x) _x = (x); typeof(y) _y = (y); (void) (&_x == &_y); _x < _y ? _x : _y; })中，我們?yōu)槭裁匆褂孟駎ypeof(y) _y = (y)這樣的轉換呢?而不直接使用typeof(x)==typeof(y)或者(void) (&x == &y); x < y ? x : y; 呢?如果我們使用typeof(x)==typeof(y)就好比使用了char==int一樣，這是不允許的。我們使用一個(gè)typeof(y) _y = (y)這樣的轉換，這是為了防止x和y為一個(gè)表達式的情況，如x=i++之類(lèi)的，如果不轉換的話(huà)i++就多執行了幾次操作，得到的不是我們想要的結果，但是如果我們使用了typeof(y) _y = (y)這樣的轉換，那就不會(huì )出現這樣的問(wèn)題了。下面我們來(lái)看看如何使用宏定義實(shí)現變參，先看看實(shí)現方法。

　　#define print(...) printf(__VA_ARGS__)

　　看看上面的宏，其中“...”指可變參數。實(shí)現的可變參數的實(shí)現方式就是使用“...”所代表的內容替代__VA_ARGS__，看看下面的代碼就知道了。

　　[cpp] view plaincopy#include

　　#define print(...) printf(__VA_ARGS__)

　　int main(int argc,char*argv)

　　{

　　print("hello world----%dn",1111);

　　return 0;

　　}

　　運行結果為：

　　[cpp] view plaincopyroot@ubuntu:/home/shiyan# ./arg

　　hello world----1111

　　接著(zhù)往下看。

　　#define printf (tem, ...) fprintf (stdout, tem, ## __VA_ARGS__)

　　如有對fprintf不熟悉的讀者可以自己查查函數手冊，在此不再講解。

　　[cpp] view plaincopy#include

　　#define print(temp, ...) fprintf(stdout, temp, ##__VA_ARGS__)

　　int main(int argc,char*argv)

　　{

　　print("hello world----%dn",1111);

　　return 0;

　　}

　　運行結果為：

　　[cpp] view plaincopyroot@ubuntu:/home/shiyan# ./arg

　　hello world----1111

　　temp在此的作用為設定輸出字符串的格式，后邊“...”為可變參數?，F在問(wèn)題來(lái)了，我們在宏定義中為什么要使用“##”呢?如果我們沒(méi)有使用##會(huì )怎么樣呢?看看下面的代碼：

　　[cpp] view plaincopy#include

　　#define print(temp, ...) fprintf(stdout, temp, __VA_ARGS__)

　　int main(int argc,char*argv)

　　{

　　print("hello worldn");

　　return 0;

　　}

　　編譯時(shí)發(fā)生了如下錯誤：

　　[cpp] view plaincopyroot@ubuntu:/home/shiyan# gcc arg.c -o arg

　　arg.c: In function ‘main’:

　　arg.c:7:2: error: expected expression before ‘)’ token

　　為什么會(huì )出現上面的錯誤呢，現在我們來(lái)分析下，我們進(jìn)行下宏替換，print("hello worldn")就變?yōu)榱薴printf(stdout, "hello worldn",)這樣我們就發(fā)現了后面出現了一個(gè)逗號，所以導致了錯誤，如果有“##”就不會(huì )出現這樣的錯誤了，這是因為如果可變參數被忽略或為空的時(shí)候，“##”操作將使預處理器去除掉它前面的那個(gè)逗號。如果存在可變參數時(shí)候，它也能正常工作。講了“##”，我們當然也要講講“#”。先來(lái)看看下面一段代碼：

　　[cpp] view plaincopy#include

　　#define return_exam(p) if(!(p))

　　{printf("error: "#p" file_name:%stfunction_name:%stline:%d .n",

　　__FILE__, __func__, __LINE__); return 0;}

　　int print()

　　{

　　return_exam(0);

　　}

　　int main(int argc,char*argv)

　　{

　　print();

　　printf("hello world!!!n");

　　return 0;

　　}

　　運行結果為：

　　[cpp] view plaincopyroot@ubuntu:/home/shiyan# ./arg

　　error: 0 file_name:arg.c function_name:print line:9 .

　　hello world!!!

　　我們發(fā)現在運行結果中打印出了出錯的文件名、函數名、以及行號。采用宏定義來(lái)檢測函數的返回值是否正確，僅僅是為了體現出我們要講解的宏，所以代碼做了最大的簡(jiǎn)化工作，讀者在自己編寫(xiě)代碼時(shí)候要學(xué)會(huì )這樣的檢測方式。“#”的作用就是將其后面的宏參數進(jìn)行字符串化操作，就是在宏變量進(jìn)行替換之后在其左右各加上一個(gè)上雙引號，這就使得"#p"變味了""p""我們發(fā)現這樣的話(huà)剛好兩邊的“""”就消失了。下面來(lái)看看最后一個(gè)知識點(diǎn)條件編譯。

　　三、條件編譯

　　條件編譯命令#if、#else、#elif、#endif、#ifdef、#ifndef，條件編譯指令的意思很簡(jiǎn)單，跟我們學(xué)習的if語(yǔ)句類(lèi)似。

　　一般格式

　　#if 常量表達式

　　程序段1;

　　[#else

　　程序段2;]

　　#endif

　　功能：當表達式為非0(“邏輯真”)時(shí)，編譯程序段1，否則編譯程序段2。

　　一般格式

　　#ifdef 標識符

　　程序段1;

　　[#else

　　程序段2;]

　　#endif

　　功能：當“標識符”已經(jīng)被#define命令定義過(guò)，則編譯程序段1，否則編譯程序段2。

　　#ifndef 標識符

　　程序段1;

　　[#else

　　程序段2;]

　　#endif

　　功能：當“標識符”未被#define命令定義過(guò)，則編譯程序段1，否則編譯程序段2。

　　學(xué)習了條件編譯指令之后，我們在調試代碼的時(shí)候，就不要再隨心所欲的刪減代碼了，如果我們不想某段代碼被編譯就可以使用條件編譯指令來(lái)將其注釋掉。如：

　　#if (0)

　　注釋代碼段;

　　#endif

　　就可以實(shí)現代碼的注釋了，需要的時(shí)候也可以將其啟用，而不會(huì )為需要重新編輯代碼時(shí)，發(fā)現已被刪除而頭疼了。

　　其中值得注意的地方為，常量表達式在編譯時(shí)求值，所以表達式只能是常量或者已經(jīng)定義過(guò)的標識符，不能為變量，也不可以為那些在編譯時(shí)候求值的操作符，如sizeof。

　　下面來(lái)看段代碼：

　　[cpp] view plaincopy#include

　　#define N 1

　　int main(int argc,char*argv)

　　{

　　int a=3;

　　#if(a)

　　printf("#if后面的表達式為變量n");

　　#endif

　　#if(N)

　　printf("#if后面的表達式已定義，且不為0---successn");

　　#else

　　printf("#if后面的表達式已定義，且不為0---failn");

　　#endif

　　return 0;

　　}

　　運行結果為：

　　[cpp] view plaincopy#if后面的表達式已定義，且不為0---success

　　Press any key to continue

　　看看上面的代碼我們的表達式為變量a時(shí)并沒(méi)有打印出來(lái)，所以我們不能在其后的表示中使用變量。如果我們使用sizeof操作符會(huì )怎么樣呢?為了加深印象看看下面的代碼后結果吧。

　　[cpp] view plaincopy#include

　　int main(int argc,char*argv)

　　{

　　int a=9;

　　#if(sizeof(a))

　　printf("#if后面的表達式含有sizeof操作符n");

　　#endif

　　return 0;

　　}

　　編譯出現了如下錯誤：

　　[cpp] view plaincopyfatal error C1017: invalid integer constant expression

　　所以我們在使用條件編譯的時(shí)候要牢記這兩點(diǎn)，常量表達式不能為變量和含有sizeof等在編譯時(shí)求值的操作符。

　　接下來(lái)看看這里要講的最后一個(gè)#pragma指令。

　　一般格式為：

　　#pragma 參數

　　下面給出幾種經(jīng)常使用的形式

　　1、#pragma message("消息")

　　看看下面一段代碼。

　　[cpp] view plaincopy#include

　　#define FDSA

　　int main(int argc,char*argv)

　　{

　　#ifdef FDSA

　　#pragma message("FDSA 已經(jīng)定義過(guò)了")

　　#endif

　　return 0;

　　}

　　編譯的時(shí)候我們可以在編譯輸出窗口中看到了輸出“FDSA 已經(jīng)定義過(guò)了”，通過(guò)這種方式我們可以在一些我們想要的地方輸出很多我們需要的信息。

　　2、#pragma once

　　如果我們在頭文件的開(kāi)頭部分加入這條指令，那么就能保證我們的頭文件僅僅被編譯一次。

　　3、#pragma hdrstop

　　該指令表示編譯頭文件到此為止，后面的無(wú)需在進(jìn)行編譯了。

　　4、#pragma pack()

　　設定字節的對齊長(cháng)度，這個(gè)指令我們在《C語(yǔ)言的那些小秘密之字節對齊》中已經(jīng)講解了，在此不再復述。

　　5、#pragma warning(disable：M N;once：H;error：K)

　　表示不顯示M和N號的警告信息，H號警告信息只報告一次，把K號警告信息作為一個(gè)錯誤來(lái)處理。

　　到此關(guān)于預處理的講解就結束了。由于本人水平有限，博客中的不妥或錯誤之處在所難免，殷切希望讀者批評指正。同時(shí)也歡迎讀者共同探討相關(guān)的內容，如果樂(lè )意交流的話(huà)請留下你寶貴的意見(jiàn)。