预处理指令

预处理命令

1 . 基本介绍

• 使用库函数之前，应该用#include引入对应的头文件，这种以#开头的命令称为预处理命令
• 这些在编译之前对源文件进行简单加工的过程，就称为预处理（即预先处理，提前处理）
• 预处理主要是处理以#开头的命令。例如#include<stdio.h>,预处理命令要放在所有函数之外，而且一般都放在源文件的前面
• 预处理是C语言的一个重要功能，由预处理程序完成，当对一个源文件进行编译时，系统将自动调用预处理程序对源程序中的预处理部分做处理，处理完毕自动进入对源程序的编译
• C语言提供了多种预处理功能，如宏定义，文件包含，条件编译，合理的使用会使编写的程序便于阅读，修改，移植和调试，也有利于程序模块化设计

2 . 快速入门

2.1 具体要求

• 开发一个C语言程序，让它暂停5秒以后再输出内容“hello 尚硅谷”，并且要求跨平台，在Windows和Linux下都能运行

2.2 提示

• Windows平台下的暂停函数的原型是void Sleep(DWORD dwMilliseconds),参数的单位是“毫秒”，位于<windows.h>头文件
• linux平台下暂停函数的原型是unsigned int sleep(unsigned int second),参数的单位是“秒”，位于<unistd.h>头文件

• if ,#endif ,就是预处理命令，他们都是在编译之前由预处理程序来执行的

2.3 代码实现

#include<stdio.h>

//说明：在Windows操作系统和Linux操作系统下，生成源码不一样

#incLude<windows.h>

int main(){
    Sleep(5000);
    puts("hello ,尚硅谷");
    getchar();
    rerurn 0;
}

#if_WIN32  //如果是windows平台，就执行#include<windows.h>
#include<windows.h>
#elif_linux_//否则判断是不是linux,如果是linux就引入<unistd.h>
#include<unistd.h>
#endif
int main(){
    //不同的平台调用不同的函数
    #if_WIN32
    Sleep(5000);
    #elif_linux_
    sleep(5);
    #endif
    puts("hello,尚硅谷");
    getchar();
    return 0;
}

3 . 宏定义

3.1 基本介绍

• define叫做宏定义命令，它又是C语言预处理命令的一种。所谓宏定义，就是用一个标识符来表示一个字符串，如果在后面的代码中出现了该标识符，那么就全部替换成指定的字符串

• 宏定义在常量有过说明

#define N 100
int main(){
    int sum = 20 + N;
    printf("%d",sum);
    getchar();
    return 0;
}
//说明
//#define N 100就是宏定义，N为宏名，100是宏的内容（宏所表示的字符串），在预处理阶段，对程序中所有出现的宏名，预处理器都会用宏定义中的字符串去代换，这称为宏替换或宏展开
//宏定义是由源程序中的宏定义命令#define完成的，宏替换啊是由预处理程序完成的

4 . 宏定义的形式

4.1 #define 宏名 字符串

• 表示这是一条预处理命令，所有的预处理命令都以#开头，宏名是标识符的一种，命名规则和变量相同，字符串可以是数字，表达式，if语句，函数

• 这里所说的字符串是一般意义上的字符序列，不要和C语言中的字符串等同，它不需要双引号
• 程序中反复使用的表达式就可以使用宏定义

4.2 宏定义#define应用案例

#include <stdio.h>
//宏定义，宏名 M ，对应的字符串（n*n+3*n）
//注意：如果宏对应的字符串有（），那么就不能省略

#define M (n*n+3*n)
int main(){
    int sum,n;
    printf("Input a number:");
    scanf("%d",&n);
    sum = 3*M+4*M+5*M;
    printf("sum=%d",sum);
    getchar();
    getchar();
    return 0;
}

4.3 宏定义注意事项和细节

• 宏定义是用宏名来表示一个字符串，在宏展开时又以该字符串取代宏名，这只是一种简单的替换，字符串中可以含任何字符，它可以是常数，表达式，if语句，函数等，预处理程序对它不作任何检查，只能在编译已被宏展开后的源程序时发现
• 宏定义不是说明或语句，在行末不必加分号，如价绍加上分号则连分号一起替换
• 宏定义必须写在函数之外，其作用域为宏定义命令起到源程序结束，如要终止其作用域可使用#undef命令

#define PI 3.14159
int main(){
    printf("PI=%f",PI);
    return 0;
}

#undef PI //取消宏定义
void func(){
    printf("PI=%f",PI);

• 代码中的宏名如果被引号包围，那么预处理程序不对其作宏替换

#include<stdio.h>
#define OK 100
int main(){
    printf("OK");
    return 0;
}

• 宏定义允许嵌套，在宏定义的字符串中可以使用已经定义的宏名，在宏展开时由预处理程序层层代换

#define  PI 3.1415926
#define S PI*y*y
printf("%s",S);
//在宏替换后变为
printf("%f",3.1415926*y*y);

• 习惯上宏名用大写字母表示，以便于与变量区别，但也允许小写字母
• 可用宏定义表示数据类型，使书写方便

#define UINT unsigned int
void main(){
    UINT a,b;
}

• 宏定义表示数据类型和用typedef定义数据说明符的区别：宏定义只是简单的字符串替换，由预处理器来处理；而typedef是在编译阶段由编译器处理的，它并不是简单的字符串替换，而给原有的数据类型起一个新的名字，将它作为一种新的数据类型

5 . 带参数的宏定义

5.1 基本介绍

• C语言允许宏带有参数，在宏定义中的参数称为“形式参数”，在宏调用中的参数称为“实际参数”，这点和函数有些类似
• 对带参数的宏，在展开过程中不仅要进行字符串替换，还要用实参去替代形参
• 带参宏定义的一般形式为#define 宏名 （形参列表）字符串，在字符串中可以含有各个形参
• 带参宏调用的一般形式为：宏名（实参列表）；

#include <stdio.h>

//说明
//1.MAX 就是带参数的宏
//2.（a,b）就是形参
//3.（a>b）?a:b是带参数的宏对应字符串，该字符串可以使用形参

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

int main(){
    int x,y,max;
    printf("input two numbers:");
    scanf("%d %d",&x,&y);
    
    //说明
    //1.MAX(x,y);调用带参宏定义
    //2.在宏替换时（预处理，由预处理器），会进行字符串的替换，同时会使用实参，去替换形参
    //3.即MAX(x,y)宏替换后（x>y）?x:y
    max=MAX(x,y);
    printf("max=%d",max);
    getchar();
    getcahr();
    return 0;
}

5.2 带参宏定义的注意事项和细节

• 带参宏定义中，形参之间可以出现空格，但是宏名和形参列表之间不能有空格出现

#define MAX(a,b)(a>b)?a:b  //如果写成了#define MAX (a,b)(
a>b)?a:b
    //将被认为是无参宏定义，宏名MAX代表字符串（a,b）(a>b)?a:b
    //而不是：MAX（a,b） 代表（a:b）?a:b了

)

• 在带参宏定义中，不会为形式参数分配内存，因此不必指明数据类型。而在宏定义中，实参包含了具体的数据，要用他们去替换形参，因此实参必须要指明数据类型
• 在宏定义中，字符串内的形参通常要用括号括起来以避免出错

#include <stdlib.h>

#define SQ(y)(y)*(y)//带参宏定义，字符串内的形参通常要用括号括起来以避免出错
int main(){
    int a,sq;
    printf("input a number:");
    scanf("%d",&a);
    sq=SQ(a+1);
    printf("sq=%d",sq);
    system("pause");
    return 0;
}

6 . 带参宏定义和函数的区别

• 宏展开仅仅是字符串的替换，不会对表达式进行计算；宏在编译之前就被处理掉了，它没有机会参与编译，也不要会占用内存
• 函数是一段可以重复使用的代码，会被编译，会给它分配内存，每次调用函数，就是执行这块内存中的代码

//使用函数计算平均值，使用宏计算平均值，并总结二者的区别
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>

int SQ(int y){
    return ((y)*(y));
}
int main(){
    int i = 1;
    while(i<=5){
        printf("%d^2=%d",(i-1),SQ(i++));
    }
    system("pause");
    return 0;
}

#include<stdlib.h>
#define SQ(y)((y)*(y))

int main(){
    int i=1;
    while(i<=5){
        printf("%d^2=%d",i,SQ(i++));
    }
    system("pause");
    return 0;
}

7 . C语言预处理命令总结

预处理指令是以#号开头的代码行，#号必须是该行除了任何空白字符外的第一个字符。#号后是指令关键字，在关键字和#号之间允许存在任意个数的空白字符，整行语句构成了一条预处理指令，该指令将在编译器进行编译之前对源代码做某些转换

7.1 常见的预处理指令

指令	说明
#	空指令，无任何效果
#include	包含一个源代码文件
#define	定义宏
#undef	取消已定义的宏
#if	如果给定条件为真，则编译下面代码
#ifdef	如果宏已经定义，则编译下面代码
#ifndef	如果宏没有定义，则编译下面代码
#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

8 . 注意事项

• 预处理功能是C语言特有的功能，他是在对源程序正式编译前由预处理程序完成的，程序员在程序中用预处理命令来调用这些功能
• 宏定义可以带有参数，宏调用是是以实参换形参，而不是值传递
• 为了避免宏代换时发生错误，宏定义中的字符串应加括号，字符串中出现的形式参数两边也应加括号
• 文件包含时预处理 的一个主要功能，它可 用来把多个源文件连接成一个源文件进行编译，结果将生成一个目标文件
• 条件编译允许只编译源程序中满足条件的程序段，使生成的目标程序较短，从而减少了内存的开销并提高了程序的效率
• 使用预处理功能便于程序的修改，阅读，移植和调试，也便于实现模块化程序设计。