C - 预处理器

C 预处理器 不是编译器的一部分，而是编译过程中的一个单独步骤。简单来说，C 预处理器只是一个文本替换工具，它指示编译器在实际编译之前进行所需的预处理。我们将 C 预处理器称为 CPP。

所有预处理器命令都以井号 (#) 开头。它必须是第一个非空白字符，为了便于阅读，预处理器指令应该从第一列开始。以下部分列出了所有重要的预处理器指令 -

Sr.No.	指令和说明
1	#define 替换预处理器宏。
2	#包括插入来自另一个文件的特定标题。
3	#undef 取消定义预处理器宏。
4	#ifdef 如果定义了此宏，则返回 true。
5	#ifndef 如果未定义此宏，则返回 true。
6	#如果测试编译时条件是否为真。
7	#else #if 的替代方案。
8	#elif #else 和 #if 在一个语句中。
9	#endif 有条件地结束预处理器。
10	#错误在 stderr 上打印错误消息。
11	#pragma 使用标准化方法向编译器发出特殊命令。

预处理器示例

分析以下示例，了解各种指令。

#define MAX_ARRAY_LENGTH 20

该指令告诉 CPP 将 MAX_ARRAY_LENGTH 的实例替换为 20。使用 #define 用于增加可读性的常量。

#include <stdio.h>
#include "myheader.h"

这些指令告诉 CPP 从 System Libraries 获取 stdio.h 并将文本添加到当前源文件。下一行告诉 CPP 获取 myheader.h 从本地目录并将内容添加到当前源文件中。

#undef  FILE_SIZE
#define FILE_SIZE 42

它告诉 CPP 取消定义现有的 FILE_SIZE 并将其定义为 42。

#ifndef MESSAGE
   #define MESSAGE "You wish!"
#endif

它告诉 CPP 仅当 MESSAGE 尚未定义时才定义 MESSAGE。

#ifdef DEBUG
   /* Your debugging statements here */
#endif

如果定义了 DEBUG，它会告诉 CPP 处理随附的语句。如果您通过 -DDEBUG，这很有用在编译时标记到 gcc 编译器。这将定义 DEBUG，因此您可以在编译期间即时打开和关闭调试。

预定义宏

ANSI C 定义了许多宏。虽然每个都可以在编程中使用，但预定义的宏不应该直接修改。

Sr.No.	宏和说明
1	__DATE__ 当前日期为“MMM DD YYYY”格式的字符文字。
2	__TIME__ 当前时间为“HH:MM:SS”格式的字符文字。
3	__FILE__ 这包含作为字符串文字的当前文件名。
4	__LINE__ 这包含作为十进制常量的当前行号。
5	__STDC__ 当编译器符合 ANSI 标准时定义为 1。

让我们试试下面的例子 -

现场演示

#include <stdio.h>

int main() {

   printf("File :%s\n", __FILE__ );
   printf("Date :%s\n", __DATE__ );
   printf("Time :%s\n", __TIME__ );
   printf("Line :%d\n", __LINE__ );
   printf("ANSI :%d\n", __STDC__ );

}

当上面的代码在一个文件 test.c 编译并执行，它会产生以下结果 -

File :test.c
Date :Jun 2 2012
Time :03:36:24
Line :8
ANSI :1

预处理操作符

C 预处理器提供以下运算符来帮助创建宏 -

宏继续 (\) 运算符

宏通常仅限于一行。宏继续运算符 (\) 用于继续一个对于单行来说太长的宏。例如 -

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

字符串化 (#) 运算符

stringize 或数字符号运算符 ( '#' ) 在宏定义中使用时，会将宏参数转换为字符串常量。此运算符只能用于具有指定参数或参数列表的宏中。例如 -

现场演示

#include <stdio.h>

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

int main(void) {
   message_for(Carole, Debra);
   return 0;
}

当上面的代码编译并执行时，它会产生以下结果 -

Carole and Debra: We love you!

令牌粘贴 (##) 运算符

宏定义中的标记粘贴运算符 (##) 结合了两个参数。它允许将宏定义中的两个单独的标记连接成一个标记。例如 -

现场演示

#include <stdio.h>

#define tokenpaster(n) printf ("token" #n " = %d", token##n)

int main(void) {
   int token34 = 40;
   tokenpaster(34);
   return 0;
}

当上面的代码编译并执行时，它会产生以下结果 -

token34 = 40

之所以如此，是因为此示例导致预处理器的以下实际输出 -

printf ("token34 = %d", token34);

这个例子展示了 token##n 到 token34 的连接，这里我们使用了 stringize 和令牌粘贴 .

Defined() 运算符

预处理器定义运算符在常量表达式中用于确定是否使用#define 定义了标识符。如果定义了指定的标识符，则值为真（非零）。如果未定义符号，则值为假（零）。定义的运算符指定如下 -

现场演示

#include <stdio.h>

#if !defined (MESSAGE)
   #define MESSAGE "You wish!"
#endif

int main(void) {
   printf("Here is the message: %s\n", MESSAGE);  
   return 0;
}

当上面的代码编译并执行时，它会产生以下结果 -

Here is the message: You wish!

参数化宏

CPP 的强大功能之一是能够使用参数化宏来模拟功能。例如，我们可能有一些代码来计算一个数字，如下所示 -

int square(int x) {
   return x * x;
}

我们可以使用宏重写上面的代码，如下所示 -

#define square(x) ((x) * (x))

必须使用 #define 定义带参数的宏指令才可以使用。参数列表括在括号中，并且必须紧跟在宏名称之后。宏名称和左括号之间不允许有空格。例如 -

现场演示

#include <stdio.h>

#define MAX(x,y) ((x) > (y) ? (x) : (y))

int main(void) {
   printf("Max between 20 and 10 is %d\n", MAX(10, 20));  
   return 0;
}

当上面的代码编译并执行时，它会产生以下结果 -

Max between 20 and 10 is 20

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