引言
对预处理的相关知识进行详细的介绍
✨ 猪巴戒：个人主页✨
所属专栏：《C语言进阶》
🎈跟着猪巴戒，一起学习C语言🎈
目录
引言
预定义符号
#define定义常量
#define定义宏
带有副作用的宏参数
宏替换的规则
宏函数的对比
#和##
#运算符
##运算符
命名约定
#undef
条件编译
头文件的包含
嵌套文件的包含
预处理又叫预编译，预处理是编译过程中的第一个步骤，主要是处理以#开头的预编译指令。
预定义符号
C语言设置了一些预定义符号，可以直接使用，预定义符号也是在预处理期间处理的。
__FILE__ //进行编译的源文件的文件名
__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__ //如果编译器崔寻ANSI C，其值为1，否则就是未定义。#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <stdio.h>
int main()
{printf("%s\n", __FILE__);printf("%d\n", __LINE__);printf("%s\n", __TIME__);printf("%s\n", __DATE__);return 0;
}
#define定义常量
#define name stuff在预编译的过程中，会用stuff来代替name。
比如下面的MAX就是要被替换的name，在预处理的阶段，MAX会被替换成100。
#define MAX 100
int main()
{printf("%d\n", MAX);return 0;
}后面的stuff不仅可以是数字，也可以是一个长句。
#define PRINT printf("hello world！\n")
int main()
{PRINT;return 0;
}
#define定义宏
#define定义宏，不仅可以完成语句的替换，还可以将参数传进去。
#define name(parament_list) stuffparament_list表示的就是参数，有了参数的加入，stuff的表达更加丰富。
注意：参数列表的左括号必须与name紧邻，如果两者之间有任何空白存在，参数列表就会被解释为stuff的一部分
比如说：
#define SQUARE(x) x+x
int main()
{int a = 10;printf("%d\n", SQUARE(a));return 0;
}这里的SQUARE(x)中的 x 就是参数，将参数a代替x，然后带入后面的表达式。
这里的SQUARE(a),经过替换就是 a+a.
但是这种定义宏的写法是存在瑕疵的，#define定义宏的书写一定要在各个参数上加上括号，在整体的表达式加上括号。
下面的书写方式才是正确的。
#define SQUARE(x) ((x)+(x))接下来看两个错误的示范：
1.
#define SQUARE(x) x*x
int main()
{int a = 10;printf("%d\n", SQUARE(a+1));return 0;
}这里的本来预想的结果是11*11=121，但是预处理并不是首先将参数进行计算，而是简单地将参数进行替换，SQUARE(a+1)会被替换成a+1*a+1(10+1*10+10),所以最后地结果是21。
解决办法就是
#define SQUARE(x) (x)*(x)2.
#define SQUARE(x) x+x
int main()
{int a = 10;printf("%d\n", 10*SQUARE(a));return 0;
}这里本来预想的结果是200，但是将参数进行替换,10*SQUARE(a)->10*a+a,结果就是110.
解决办法就是
#define SQUARE(x) (x+x)总结：
为了避免宏定义中，参数中操作符或临近操作符之间不可预料的相互作用。我们应该毫不吝啬地在参数和参数表达式整体加上括号。
带有副作用的宏参数
刚刚讲了定义宏是什么，接下来是带有副作用的宏参数。如果参数带有副作用，那么你在使用这个宏的时候就可能出现危险，导致不可预测的后果。副作用就是表达式求值的时候出现的永久性效果。
x+1; //不带副作用
x++; //带有副作用多次使用宏定义，那就会导致x的值发生变化，最终导致的结果就会大相径庭。
#define MAX(a,b) ((a)>(b)?(a):(b))
int main()
{int x = 4;int y = 5;int z = MAX(x++, y++);printf("%d %d %d\n", x, y, z);return 0;
}
这里x++，y++作为参数,MAX(x++,y++)会被替换成((x++)>(y++)?(x++):(y++))，首先x++和y++比较大小，x的值会变成5，y的值会变成6，那么后面的y++表达式就会被执行，因为是前置++，先执行后++，所以结果是6，但是y的值变成了7。
宏替换的规则
在程序中扩展#define定义符号和宏时，需要涉及几个步骤。
- 在调用宏时，首先对参数进行检查，看看是否包含任何由#define定义的符号。如果时，它们首先被替换。
- 替换文本随后被插入到程序中原来文本的位置。对于宏，参数名被它们的值所替换。
- 最后，再次对结果文件进行扫描，看看它是否包含任何由#define定义的符号。如果时，就重复上述处理过程。
注意：
宏参数和#define定义中可以出现其他#define定义的符号。但是对于宏，不能出现递归。
当预处理器搜索#define定义的符号的时候，字符串常量的内容并不被搜索。
宏函数的对比
| 属性 | #define定义宏 | 函数 |
| 代码长度 | 每次使用时，宏代码都会被插入到程序中。除了非常小的宏之外，程序的长度会大幅度增长 | 函数代码只出现与一个地方，每次执行函数调用的都是同一个地方 |
| 执行速度 | 更快 | 存在函数的调用和返回函数栈帧的时间，速度会慢一些 |
| 操作符优先级 | 宏参数的求值是在所有周围表达式的上下文环境里，除非加上括号，否则邻近操作符的优先级可能会产生不可预料的后果，所以建议宏在书写的时候多些括号。 | 函数参数只在函数调用的时候直接将参数的值传递给函数。 |
| 带有副作用的参数 | 参数可能被代替到宏体中的多个位置，如果宏的参数被多次计算，带有副作用的参数求值可能会产生不可预料的结果 | 函数参数只在传参的时候对参数进行求值 |
| 参数类型 | 宏的参数与类型无关，只要对参数的操作是合法的，它就可以使用与任何参数类型 | 函数的参数是与类型有关的，不同的参数类型就要不同的函数，所以比较严格 |
| 调试 | 宏是不方便调试的 | 函数是可以逐语句调试 |
| 递归 | 宏是不能递归的 | 函数是可以递归的 |
#和##
#运算符
#运算符将宏的一个参数转换为字符串字面量，它仅允许出现在带参数的宏的替换列表中。
#运算符所所执行的操作可以理解为“字符串化”。
#define PRINT(n) printf("the value of "#n"is %d",n)之所以通过#运算符进行字符串化，是因为在字符串中，#define是不会进行替换的。
printf("the value of ""a""is %d",a);##运算符
##运算符可以把位于它两边的符号合成一个符号，它允许宏定义从分离的文本片段创立标识符。##被称为记号粘连。
int int_max(int x, int y)
{return x > y ? x : y;
}float float_max(float x, float y)
{return x > y ? x : y;
}由于类型的不同，这个比较大小的功能必须分为两个函数进行实现。
下面是一个定义宏，通过下面的定义宏将类型作为参数，替换函数中的类型。
其中\是换行符，type_max如果直接书写就是函数名称了，分开书写，然后用##来粘合，就可以实现替换函数名。
#define GENERIC_MAX(type)\
type type##_max(type x,type y)\
{\return (x>y?x:y);\
}GENERIC_MAX(int)
GENERIC_MAX(float)//等同于上面两个函数的代码
命名约定
一般来说函数和宏语法很相似，所以语言本身没法帮助我们区分二者。
那我们平时的一个习惯是
- 把宏名全部大写
- 函数名不全部大写
#undef
我们直到#define name就是定义一个常量，#undef就是取消宏定义。
#define MAX 100
#undef MAX //这里往后MAX就取消宏定义，不能直接使用MAX了
条件编译
条件编译指令有
#ifdef #if #endif #elif #else #ifndef#if 表达式 语句： 后面加表达式，和if的意思一样，但是这个步骤是在预处理的时候完成的，如果表达式为假，就不会出现在后面的文件中。
#elif 表达式 语句：和else if的意思一样，和#if搭配使用。
#else 语句：和else的意思一样。
#endif ：不同的是我们在使用完条件编译指令后，要加上#endif，表示预处理完成。
#ifdef : 意思：如果后面被定义，就执行后面的语句。
#ifndef : 意思：如果后面没被定义，就执行后面的语句。
int main()
{#ifdef MAXprintf("haha\n");#endifreturn 0;
}#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__//..
#endif2.多个分⽀的条件编译
#if 常量表达式//...
#elif 常量表达式//...
#else//...
#endif3.判断是否被定义
#if defined(symbol)
#ifdef symbol#if !defined(symbol)
#ifndef symbol4.嵌套指令
#if defined(OS_UNIX)#ifdef OPTION1unix_version_option1();#endif#ifdef OPTION2unix_version_option2();#endif
#elif defined(OS_MSDOS)#ifdef OPTION2msdos_version_option2();#endif
#endif
头文件的包含
#incldue <filename>库函数通过<>包含，会在指定的标准头文件位置查找头文件。
#include "filename"通过”“包含，会先在源文件所在目录下查找，如果头文件未找到，编译器就会像查找库函数文件的方式一样去标准的头文件位置查找。
所以库函数也可以用”“来包含，但是这样查找的效率就慢，也不容易区分库文件和本地头文件。
嵌套文件的包含
#include指令会将头文件进行包含，在预处理阶段实现，但是如果是多个源文件的交互合作，那么程序会对同一个头文件多次包含，那么就会在大大增加程序包含的代码量。
所以我们通过条件编译解决头文件多次引用问题：
ifndef __TEST_H__
#define __TEST_H__
//头⽂件的内容
#endif //或者
#pragma once当头文件被第一次引用时，就会定义__TEST_H__,那么在第二次打开的时候，__TEST_H__就已经被定义，因为#ifndef,头文件就不会再次包含。
