C语言教程第九章:预处理

预处理

概述
　　在前面各章中，已多次使用过以“#”号开头的预处理命令。如包含命令# include，宏定义命令# define等。在源程式中这些命令都放在函数之外， 而且一般都放在源文档的前面，他们称为预处理部分。

　　所谓预处理是指在进行编译的第一遍扫描(词法扫描和语法分析)之前所作的工作。预处理是Ｃ语言的一个重要功能， 他由预处理程式负责完成。当对一个源文档进行编译时， 系统将自动引用预处理程式对源程式中的预处理部分作处理， 处理完毕自动进入对源程式的编译。

　　Ｃ语言提供了多种预处理功能，如宏定义、文档包含、 条件编译等。合理地使用预处理功能编写的程式便于阅读、修改、 移植和调试，也有利于模块化程式设计。本章介绍常用的几种预处理功能。

宏定义
　　在Ｃ语言源程式中允许用一个标识符来表示一个字符串， 称为“宏”。被定义为“宏”的标识符称为“宏名”。在编译预处理时，对程式中任何出现的“宏名”，都用宏定义中的字符串去代换， 这称为“宏代换”或“宏展开”。

　　宏定义是由源程式中的宏定义命令完成的。 宏代换是由预处理程式自动完成的。在Ｃ语言中，“宏”分为有参数和无参数两种。 下面分别讨论这两种“宏”的定义和调用。

无参宏定义
　　无参宏的宏名后不带参数。其定义的一般形式为： #define 标识符 字符串 其中的“#”表示这是一条预处理命令。凡是以“#”开头的均为预处理命令。“define”为宏定义命令。 “标识符”为所定义的宏名。“字符串”能够是常数、表达式、格式串等。在前面介绍过的符号常量的定义就是一种无参宏定义。 此外，常对程式中反复使用的表达式进行宏定义。例如： # define M (y*y 3*y) 定义M表达式(y*y 3*y)。在编写源程式时，任何的(y*y 3*y)都可由M代替，而对源程式作编译时，将先由预处理程式进行宏代换，即用(y*y 3*y)表达式去置换任何的宏名M，然后再进行编译。
#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);
}
　　上例程式中首先进行宏定义，定义M表达式(y*y 3*y),在s= 3*M 4*M 5* M中作了宏调用。在预处理时经宏展开后该语句变为：s=3*(y*y 3*y) 4(y*y 3*y) 5(y*y 3*y);但要注意的是，在宏定义中表达式(y*y 3*y)两边的括号不能少。否则会发生错误。
　　当作以下定义后： #difine M y*y 3*y在宏展开时将得到下述语句： s=3*y*y 3*y 4*y*y 3*y 5*y*y 3*y；这相当于； 3y?2 3y 4y?2 3y 5y?2 3y；显然和原题意需要不符。计算结果当然是错误的。 因此在作宏定义时必须十分注意。应确保在宏代换之后不发生错误。对于宏定义还要说明以下几点：

1. 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，这只是一种简单的代换，字符串中能够含任何字符，能够是常数，也能够是表达式，预处理程式对他不作任何检查。如有错误，只能在编译已被宏展开后的源程式时发现。

2. 宏定义不是说明或语句，在行末不必加分号，如加上分号则连分号也一起置换。

3. 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式结 束。如要终止其作用域可使用# undef命令，例如： # define PI 3.14159
main()
{
……
}
# undef PIPI的作用域
f1()
....表示PI只在main函数中有效，在f1中无效。
4. 宏名在源程式中若用引号括起来，则预处理程式不对其作宏代换。
#define OK 100
main()
{
printf("OK");
printf("\n");
}
上例中定义宏名OK表示100，但在printf语句中OK被引号括起来，因此不作宏代换。程式的运行结果为：OK这表示把“OK”当字符串处理。

5. 宏定义允许嵌套，在宏定义的字符串中能够使用已定义的宏名。在宏展开时由预处理程式层层代换。例如： #define PI 3.1415926
#define S PI*y*y /* PI是已定义的宏名*/对语句： printf("%f",s);在宏代换后变为： printf("%f",3.1415926*y*y);

6. 习惯上宏名用大写字母表示，以便于和变量区别。但也允许用小写字母。

7. 可用宏定义表示数据类型，使书写方便。例如： #define STU struct stu在程式中可用STU作变量说明： STU body[5],*p;#define INTEGER int　在程式中即可用INTEGER作整型变量说明： INTEGER a,b; 应注意用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代换，是在预处理完成的，而typedef是在编译时处理的，他不是作简单的代换， 而是对类型说明符重新命名。被命名的标识符具备类型定义说明的功能。请看下面的例子： #define PIN1 int*　typedef (int*) PIN2;从形式上看这两者相似， 但在实际使用中却不相同。下面用PIN1，PIN2说明变量时就能够看出他们的区别： PIN1 a,b;在宏代换后变成 int *a,b;表示a是指向整型的指针变量，而b是整型变量。然而：PIN2 a,b;表示a,b都是指向整型的指针变量。因为PIN2是个类型说明符。由这个例子可见，宏定义虽然也可表示数据类型， 但毕竟是作字符
代换。在使用时要分外小心，以避出错。

8. 对“输出格式”作宏定义，能够减少书写麻烦。例9.3 中就采用了这种方法。
#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);
}