C语言进阶教程之预处理

时间:2023-03-20 sukuni 人气:0

一.代码运行是的两种环境

1.翻译环境，在这个环境中源代码被转换为可执行的机器指令。
2.执行环境，它用于实际执行代码

下面主要讲解翻译环境。

二.翻译环境

从.c 文件到 .exe 文件需要经过编译器的翻译，而翻译又分为编译和链接两个部分

编译又分为三个部分：

1.预编译：又叫预处理，在这个部分主要完成头文件的包含，#define的替换，注释的删除；

2.编译：主要完成语法分析，词法分析，词义分析，符号汇总（符号包括全局性的变量和函数），生成汇编代码；

3.汇编：生成二进制指令，形成符号表（符号表是由符号和其地址组成的）；

链接：合并段表，合并符号表（在这个阶段会发现未定义的函数）。

见下图：

三.预定义符号

__FILE__    //进行编译的源文件
__LINE__   //文件当前的行号
__DATE__   //文件被编译的日期
__TIME__   //文件被编译的时间
__STDC__   //如果编译器遵循ANSI C，其值为1，否则未定义

四.#define

1.define 定义宏

宏的申明方式：

#define name( parament-list ) stuff
其中的 parament-list 是一个由逗号隔开的符号表，它们可能出现在stuff中。

注意 name 需与后面的括号紧密相连，不可以有空格，如果有任何空白存在，参数列表就会被解释为stuff的一部分。

注意当我们定义宏的时候，不要吝啬括号！

来看下面一个例子：

#define MOD(x,y) x*y
 
int main()
{
	int m = MOD(2+3,2);
	printf("%d\n", m);
	return 0;
}

对初学者来说，这段代码的答案很容易被认为式10，但事实并非如此，因为宏是在预处理阶段先替换掉，然后在进行计算，所以在没有括号的情况下，替换后是这样的：2+3*2=8；所以若是想要得到10这个结果，就要加上括号，即：

#define MOD(x,y) ((x)*(y))

2.带有副作用的宏参数

我们知像是前置++ ，后置++这种的运算符是会改变操作数的值属性的，那它如果应用到#define 定义的宏中会是怎么样呢？

我们来看下面这个例子：

#define MAX(x,y) ((x)>(y)?(x):(y))
 
int main()
{
	int a = 4;
	int b = 6;
	int m = MAX(a++, b++);
	printf("m=%d\n", m);
	printf("a=%d b=%d\n", a, b);
	return 0;
}

最后的答案会是多少呢？

首先完成宏参数的替换：((a++)>(b++)?(a++):(b++))

后置++是先使用后++，因为4<6，所以执行后面的 b++，经过前面的++，此时a=5，b=7，所以先把7赋给m，然后b++，得到b=8;

即m=7 a=5 b=8

总结：
1.#define 定义的符号需要先原封不动的替换掉，所以建议在#define 后面不加 ' ; ' ；

2.#define 定义的宏不要吝啬括号，以免出现出乎意料的结果；

3.避免使用带有副作用的运算符。

五.#define定义宏与函数对比

六.预处理指令

所有的预处理指令都是以井号（#）开头。它必须是第一个非空字符，为了增强可读性，预处理指令应从第一列开始。下面列出了所有重要的预处理指令：

七.条件编译

可以实现将一条语句（一组语句）编译或者放弃。

常见的条件编译指令：

1.
#if 常量表达式
//...
#endif
//常量表达式由预处理器求值。
如：
#define __DEBUG__ 1
#if __DEBUG__
//..
#endif

例：

int main()
{
#if 1    //如果这个常量表达式为真，则执行后面的语句，反之则不执行
	printf("haha\n");
#endif
	return 0;
}

运行结果：

2.多个分支的条件编译
#if 常量表达式
//...
#elif 常量表达式（注意这里是 elif ，而不是else if ）
//...
#else
//...
#endif

例：

#define M 10
 
int main()
{
#if M==5
	printf("mafumafu\n");
#elif M==10
	printf("Eve\n");
#elif M==7
	printf("Sou\n");
#elif M==2
	printf("amatsuki\n");
#else 
	printf("soraru");
#endif
	return 0;
}

运行结果：

3.嵌套指令

        #if defined(OS_UNIX) //如果定义了，则往下执行
                #ifdef OPTION1
                        unix_version_option1();
                #endif
                #ifdef OPTION2
                        unix_version_option2();
                #endif
                #elif defined(OS_MSDOS)
                #ifdef OPTION2
                        msdos_version_option2();
                #endif
        #endif

八.头文件包含的方式

1. 双引号式 #include "test.h" :先在源文件所在目录下查找，如果该头文件未找到，编译器就像查找库函数头文件一样在标准位置查找头文件。
如果找不到就提示编译错误。

2.尖括号式 #include <stdio.h>: 查找头文件直接去标准路径下去查找，如果找不到就提示编译错误。

所以说库里的头文件也可以用双引号包含，但并不建议这样做，因为双引号包含没有尖括号包含的查找的快。

嵌套文件包含

comm.h和comm.c是公共模块。
test1.h和test1.c使用了公共模块。
test2.h和test2.c使用了公共模块。
test.h和test.c使用了test1模块和test2模块。
这样最终程序中就会出现两份comm.h的内容。这样就造成了文件内容的重复。

如何防止这种问题出现？

有两种解决方式：

1.利用条件编译指令
#ifndef __TEST_H__   //如果没有定义  TEST_H__  则执行下一句代码  定义 __TEST_H__
#define __TEST_H__
#endif
2.利用预处理指令 #pragma once

《高质量C/C++编程指南》中的两个问题

1. 头文件中的 ifndef/define/endif是干什么用的?

防止头文件的重复引用。
2. #include <filename.h> 和 #include "filename.h"有什么区别?

文件的查找策略不同。

总结

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