C語(yǔ)言初學(xué)者入門(mén)知識(shí)之預(yù)處理

　　概述

　　在前面各章中，已多次使用過(guò)以“#”號(hào)開(kāi)頭的預(yù)處理命令。如包含命令# include,宏定義命令# define等。在源程序中這些命令都放在函數(shù)之外， 而且一般都放在源文件的前面，它們稱(chēng)為預(yù)處理部分。

　　所謂預(yù)處理是指在進(jìn)行編譯的第一遍掃描(詞法掃描和語(yǔ)法分析)之前所作的工作。預(yù)處理是C語(yǔ)言的一個(gè)重要功能， 它由預(yù)處理程序負(fù)責(zé)完成。當(dāng)對(duì)一個(gè)源文件進(jìn)行編譯時(shí)， 系統(tǒng)將自動(dòng)引用預(yù)處理程序?qū)υ闯绦蛑械念A(yù)處理部分作處理， 處理完畢自動(dòng)進(jìn)入對(duì)源程序的編譯。

　　C語(yǔ)言提供了多種預(yù)處理功能，如宏定義、文件包含、 條件編譯等。合理地使用預(yù)處理功能編寫(xiě)的程序便于閱讀、修改、 移植和調(diào)試，也有利于模塊化程序設(shè)計(jì)。本章介紹常用的幾種預(yù)處理功能。

　　宏定義

　　在C語(yǔ)言源程序中允許用一個(gè)標(biāo)識(shí)符來(lái)表示一個(gè)字符串， 稱(chēng)為“宏”.被定義為“宏”的標(biāo)識(shí)符稱(chēng)為“宏名”.在編譯預(yù)處理時(shí)，對(duì)程序中所有出現(xiàn)的“宏名”,都用宏定義中的字符串去代換， 這稱(chēng)為“宏代換”或“宏展開(kāi)”.

　　宏定義是由源程序中的宏定義命令完成的。 宏代換是由預(yù)處理程序自動(dòng)完成的。在C語(yǔ)言中，“宏”分為有參數(shù)和無(wú)參數(shù)兩種。 下面分別討論這兩種“宏”的定義和調(diào)用。

　　無(wú)參宏定義

　　無(wú)參宏的宏名后不帶參數(shù)。其定義的一般形式為： #define 標(biāo)識(shí)符 字符串 其中的“#”表示這是一條預(yù)處理命令。凡是以“#”開(kāi)頭的均為預(yù)處理命令�！癲efine”為宏定義命令。 “標(biāo)識(shí)符”為所定義的宏名。“字符串”可以是常數(shù)、表達(dá)式、格式串等。在前面介紹過(guò)的符號(hào)常量的定義就是一種無(wú)參宏定義。 此外，常對(duì)程序中反復(fù)使用的表達(dá)式進(jìn)行宏定義。例如： # define M (y*y+3*y) 定義M表達(dá)式(y*y+3*y)。在編寫(xiě)源程序時(shí)，所有的(y*y+3*y)都可由M代替，而對(duì)源程序作編譯時(shí)，將先由預(yù)處理程序進(jìn)行宏代換，即用(y*y+3*y)表達(dá)式去置換所有的宏名M,然后再進(jìn)行編譯。

　　#define M (y*y+3*y)

　　main(){

　　int s,y;

　　printf("input a number: ");

　　scanf("%d",&y);

　　s=3*M+4*M+5*M;

　　printf("s=%d\n",s);

　　}

　　上例程序中首先進(jìn)行宏定義，定義M表達(dá)式(y*y+3*y)，在s= 3*M+4*M+5* M中作了宏調(diào)用。在預(yù)處理時(shí)經(jīng)宏展開(kāi)后該語(yǔ)句變?yōu)椋簊=3*(y*y+3*y)+4(y*y+3*y)+5(y*y+3*y);但要注意的是，在宏定義中表達(dá)式(y*y+3*y)兩邊的括號(hào)不能少。否則會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤。

　　當(dāng)作以下定義后： #difine M y*y+3*y在宏展開(kāi)時(shí)將得到下述語(yǔ)句： s=3*y*y+3*y+4*y*y+3*y+5*y*y+3*y;這相當(dāng)于; 3y��2+3y+4y��2+3y+5y��2+3y;顯然與原題意要求不符。計(jì)算結(jié)果當(dāng)然是錯(cuò)誤的。 因此在作宏定義時(shí)必須十分注意。應(yīng)保證在宏代換之后不發(fā)生錯(cuò)誤。對(duì)于宏定義還要說(shuō)明以下幾點(diǎn)：

　　1. 宏定義是用宏名來(lái)表示一個(gè)字符串，在宏展開(kāi)時(shí)又以該字符串取代宏名，這只是一種簡(jiǎn)單的代換，字符串中可以含任何字符，可以是常數(shù)，也可以是表達(dá)式，預(yù)處理程序?qū)λ�不作任何檢查。如有錯(cuò)誤，只能在編譯已被宏展開(kāi)后的源程序時(shí)發(fā)現(xiàn)。

　　2. 宏定義不是說(shuō)明或語(yǔ)句，在行末不必加分號(hào)，如加上分號(hào)則連分號(hào)也一起置換。

　　3. 宏定義必須寫(xiě)在函數(shù)之外，其作用域?yàn)楹甓�義命令起到源程序結(jié) 束。如要終止其作用域可使用# undef命令，例如：

　　# define PI 3.14159

　　main()

　　{

　　……

　　}

　　# undef PIPI的作用域

　　f1()

　　…表示PI只在main函數(shù)中有效，在f1中無(wú)效。

　　4. 宏名在源程序中若用引號(hào)括起來(lái)，則預(yù)處理程序不對(duì)其作宏代換。

　　#define OK 100

　　main()

　　{

　　printf("OK");

　　printf("\n");

　　}

　　上例中定義宏名OK表示100,但在printf語(yǔ)句中OK被引號(hào)括起來(lái)，因此不作宏代換。程序的運(yùn)行結(jié)果為：OK這表示把“OK”當(dāng)字符串處理。

　　5. 宏定義允許嵌套，在宏定義的字符串中可以使用已經(jīng)定義的宏名。在宏展開(kāi)時(shí)由預(yù)處理程序?qū)訉哟鷵Q。例如：

　　#define PI 3.1415926

　　#define S PI*y*y /* PI是已定義的宏名*/對(duì)語(yǔ)句： printf("%f",s);

　　在宏代換后變?yōu)椋?printf("%f",3.1415926*y*y);

　　6. 習(xí)慣上宏名用大寫(xiě)字母表示，以便于與變量區(qū)別。但也允許用小寫(xiě)字母。

　　7. 可用宏定義表示數(shù)據(jù)類(lèi)型，使書(shū)寫(xiě)方便。例如： #define STU struct stu在程序中可用STU作變量說(shuō)明：

　　STU body[5],*p;#define INTEGER int

　　在程序中即可用INTEGER作整型變量說(shuō)明： INTEGER a,b; 應(yīng)注意用宏定義表示數(shù)據(jù)類(lèi)型和用typedef定義數(shù)據(jù)說(shuō)明符的區(qū)別。宏定義只是簡(jiǎn)單的字符串代換，是在預(yù)處理完成的，而typedef是在編譯時(shí)處理的，它不是作簡(jiǎn)單的代換， 而是對(duì)類(lèi)型說(shuō)明符重新命名。被命名的標(biāo)識(shí)符具有類(lèi)型定義說(shuō)明的功能。請(qǐng)看下面的例子： #define PIN1 int* typedef (int*) PIN2;從形式上看這兩者相似， 但在實(shí)際使用中卻不相同。下面用PIN1,PIN2說(shuō)明變量時(shí)就可以看出它們的區(qū)別： PIN1 a，b;在宏代換后變成 int *a，b;表示a是指向整型的指針變量，而b是整型變量。然而：PIN2 a，b;表示a,b都是指向整型的指針變量。因?yàn)镻IN2是一個(gè)類(lèi)型說(shuō)明符。由這個(gè)例子可見(jiàn)，宏定義雖然也可表示數(shù)據(jù)類(lèi)型， 但畢竟是作字符代換。在使用時(shí)要分外小心，以避出錯(cuò)。

　　8. 對(duì)“輸出格式”作宏定義，可以減少書(shū)寫(xiě)麻煩。例9.3 中就采用了這種方法。

　　#define P printf

　　#define D "%d\n"

　　#define F "%f\n"

　　main(){

　　int a=5, c=8, e=11;

　　float b=3.8, d=9.7, f=21.08;

　　P(D F,a,b);

　　P(D F,c,d);

　　P(D F,e,f);

　　}

　　帶參宏定義

　　C語(yǔ)言允許宏帶有參數(shù)。在宏定義中的參數(shù)稱(chēng)為形式參數(shù)， 在宏調(diào)用中的參數(shù)稱(chēng)為實(shí)際參數(shù)。對(duì)帶參數(shù)的宏，在調(diào)用中，不僅要宏展開(kāi)， 而且要用實(shí)參去代換形參。

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