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C语言教程C语言教程 第十二章: 预处理

C语言教程 第十二章: 预处理

更新时间:2013-04-02 12:55:23 |

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。在源程序中这些命令都放在函数之外, 而且一般都放在源文件的前面,它们称为预处理部分。

  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, 它由预处理程序负责完成。当对一个源文件进行编译时, 系统将自动引用预处理程序对源程序中的预处理部分作处理, 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、 条件编译等。合理地使用预处理功能编写的程序便于阅读、修改、 移植和调试,也有利于模块化程序设计。本章介绍常用的几种预处理功能。

宏定义
  在C语言源程序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,对程序中所有出现的“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”。

  宏定义是由源程序中的宏定义命令完成的。 宏代换是由预处理程序自动完成的。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”可以是常数、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,常对程序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)。在编写源程序时,所有的(y*y+3*y)都可由M代替,而对源程序作编译时,将先由预处理程序进行宏代换,即用(y*y+3*y)表达式去置换所有的宏名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);
}

  上例程序中首先进行宏定义,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;显然与原题意要求不符。计算结果当然是错误的。 因此在作宏定义时必须十分注意。应保证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,字符串中可以含任何字符,可以是常数,也可以是表达式,预处理程序对它不作任何检查。如有错误,只能在编译已被宏展开后的源程序时发现。

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序结 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. 宏名在源程序中若用引号括起来,则预处理程序不对其作宏代换。
#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。程序的运行结果为: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。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,以便于与变量区别。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在程序中可用STU作变量说明: STU body[5],*p;#define INTEGER int 在程序中即可用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,它不是作简单的代换, 而是对类型说明符重新命名。被命名的标识符具有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说明变量时就可以看出它们的区别: 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是一个类型说明符。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,可以减少书写麻烦。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);
}

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