1、预处理

1、预处理命令的定义

　　使用库函数之前，应该用#include引入对应的头文件。这种以#号开头的命令称为预处理命令。

　　所谓预处理是指在进行编译时的第一遍扫描（词法扫描和语法分析）之前所做的工作。预处理是C语言的一个重要功能，它由于处理程序负责完成。当编译一个程序时，系统将自动调用预处理程序对程序中“#”开头的预处理部分进行处理，处理完毕之后可以进入源程序的编译阶段。

　　C语言源文件要经过编译、链接才能生成可执行程序：

　　（1）编译（Compile）会将源文件（.c文件）转换为目标文件。对于 VC/VS，目标文件后缀为.obj；对于GCC，目标文件后缀为.o。编译是针对单个源文件的，一次编译操作只能编译一个源文件，如果程序中有多个源文件，就需要多次编译操作。

　　（2）链接（Link）是针对多个文件的，它会将编译生成的多个目标文件以及系统中的库、组件等合并成一个可执行程序。

　　在实际开发中，有时候在编译之前还需要对源文件进行简单的处理。例如，我们希望自己的程序在 Windows 和 Linux 下都能够运行，那么就要在 Windows 下使用 VS 编译一遍，然后在 Linux 下使用 GCC 编译一遍。但是现在有个问题，程序中要实现的某个功能在 VS 和 GCC 下使用的函数不同（假设 VS 下使用 a()，GCC 下使用 b()），VS 下的函数在 GCC 下不能编译通过，GCC 下的函数在 VS 下也不能编译通过，怎么办呢？

　　这就需要在编译之前先对源文件进行处理：如果检测到是 VS，就保留 a() 删除 b()；如果检测到是 GCC，就保留 b() 删除 a()。

　　这些在编译之前对源文件进行简单加工的过程，就称为预处理（即预先处理、提前处理）。

　　预处理主要是处理以#开头的命令，例如#include <stdio.h>等。预处理命令要放在所有函数之外，而且一般都放在源文件的前面。

　　预处理是C语言的一个重要功能，由预处理程序完成。当对一个源文件进行编译时，系统将自动调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。　　

　　编译器会将预处理的结果保存到和源文件同名的.i文件中，例如 main.c 的预处理结果在 main.i 中。和.c一样，.i也是文本文件，可以用编辑器打开直接查看内容。　　

　　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，合理地使用它们会使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。

　　C语言中提供了多种预处理功能，如宏定义、文件包含、条件编译等，合理的使用预处理便于阅读、修改、移植和调试，也有利于模块化程序设计。

2、include的用法

　　#include叫做文件包含命令，用来引入对应的头文件（.h文件）。#include 也是C语言预处理命令的一种。

　　#include 的处理过程很简单，就是将头文件的内容插入到该命令所在的位置，从而把头文件和当前源文件连接成一个源文件，这与复制粘贴的效果相同。

　　#include 的用法有两种，如下所示：

#include <stdio.h>    //使用尖括号表示在系统头文件目录中去找
#include “math.h”   //使用双引号表示首先在当前的源文件目录中去查找，若未找到再到系统头文件目录中去找

　　使用尖括号< >和双引号" "的区别在于头文件的搜索路径不同：

　　　　使用尖括号< >，编译器会到系统路径下查找头文件；

　　　　而使用双引号" "，编译器首先在当前目录下查找头文件，如果没有找到，再到系统路径下查找。

　　也就是说，使用双引号比使用尖括号多了一个查找路径，它的功能更为强大。

　　stdio.h 和 stdlib.h 都是标准头文件，它们存放于系统路径下，所以使用尖括号和双引号都能够成功引入；而我们自己编写的头文件，一般存放于当前项目的路径下，所以不能使用尖括号，只能使用双引号。

　　当然，你也可以把当前项目所在的目录添加到系统路径，这样就可以使用尖括号了，但是一般没人这么做，纯粹多此一举，费力不讨好。

　　在以后的编程中，大家既可以使用尖括号来引入标准头文件，也可以使用双引号来引入标准头文件；不过，我个人的习惯是使用尖括号来引入标准头文件，使用双引号来引入自定义头文件（自己编写的头文件），这样一眼就能看出头文件的区别。

　　关于 #include 用法的注意事项：

• 一个 #include 命令只能包含一个头文件，多个头文件需要多个 #include 命令。
• 同一个头文件可以被多次引入，多次引入的效果和一次引入的效果相同，因为头文件在代码层面有防止重复引入的机制。
• 文件包含允许嵌套，也就是说在一个被包含的文件中又可以包含另一个文件。

3、宏定义define

　　#define 叫做宏定义命令，它也是C语言预处理命令的一种。所谓宏定义，就是用一个标识符来表示一个字符串，如果在后面的代码中出现了该标识符，那么就全部替换成指定的字符串。

　　（1）、无参宏定义

　　格式：#define   宏名  字符串

　　#表示这是一条预处理命令，所有的预处理命令都以 # 开头。宏名是标识符的一种，命名规则和变量相同。字符串可以是数字、表达式、if 语句、函数等。

　　字符串可以是常量、表达式、格式串等

　　注意：字符串为表达式时该加括号时记得加括号，如果字符串后面有分号会连分号一同替换。

　　例如：

#define N 100

　　N为宏名，100是宏的内容（宏所表示的字符串）。在预处理阶段，对程序中所有出现的“宏名”，预处理器都会用宏定义中的字符串去代换，这称为“宏替换”或“宏展开”。

　　宏定义是由源程序中的宏定义命令#define完成的，宏替换是由预处理程序完成的。

　　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，它不是简单地代换，而是对类型说明符重新命名。

　　宏定义的作用域包括从宏定义命名起到源程序结束，如果要终止其作用域可以使用#undef命令来取消宏定义：

　　格式：#undef 标识符   

　　（2）、带参宏定义

　　格式：#define 宏名（形参表）  字符串

　　注意：宏名域形参表之间不能有空格出现，否则会把形参当做字符串处理

　　C语言允许宏带有参数。在宏定义中的参数称为“形式参数”，在宏调用中的参数称为“实际参数”，这点和函数有些类似。对带参数的宏，在展开过程中不仅要进行字符串替换，还要用实参去替换形参。

　　带参宏定义和函数的区别：

　　带参数的宏和函数很相似，但有本质上的区别：宏展开仅仅是字符串的替换，不会对表达式进行计算；宏在编译之前就被处理掉了，它没有机会参与编译，也不会占用内存。而函数是一段可以重复使用的代码，会被编译，会给它分配内存，每次调用函数，就是执行这块内存中的代码。

　　（3）C语言宏参数的字符串化和宏参数的连接

　　在宏定义中，有时还会用到#和##两个符号，它们能够对宏参数进行操作：

　　#用来将宏参数转换为字符串，也就是在宏参数的开头和末尾添加引号。例如有如下宏定义：

#define STR(s) #s

那么：
printf("%s", STR(c.biancheng.net));
printf("%s", STR("c.biancheng.net"));

分别被展开为：
printf("%s", "c.biancheng.net");
printf("%s", "\"c.biancheng.net\"");

　　可以发现，即使给宏参数“传递”的数据中包含引号，使用#仍然会在两头添加新的引号，而原来的引号会被转义。　　

　　##称为连接符，用来将宏参数或其他的串连接起来。例如有如下的宏定义：

#define CON1(a, b) a##e##b
#define CON2(a, b) a##b##00

那么：
printf("%f\n", CON1(8.5, 2));
printf("%d\n", CON2(12, 34));

将被展开为：
printf("%f\n", 8.5e2);
printf("%d\n", 123400);

　　对 #define 用法的几点说明

　　（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，这只是一种简单粗暴的替换。字符串中可以含任何字符，它可以是常数、表达式、if 语句、函数等，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替换。

　　（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。

　　（4）代码中的宏名如果被引号包围，那么预处理程序不对其作宏代替。

　　（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。

　　（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。

　　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替换，由预处理器来处理；而 typedef 是在编译阶段由编译器处理的，它并不是简单的字符串替换，而给原有的数据类型起一个新的名字，将它作为一种新的数据类型。

4、预定义宏

　　在C语言中，有一些预处理定义的符号串，他们的值是字符串常量，或者是十进制数字常量，通常在调试程序时用于输出源程序的各项信息。

符号		含义
_FILE_	字符串常量	正在预编译的源文件名
_FUNCTION_		当前所在的函数名
_DATE_		预编译文件的日期
_TIME_		预编译文件的时间
_LINE_	整数常量	文件当前行的行号
_STDC_		如果编译器遵循ANSI C，则值为1

5、条件编译

　　预处理程序提供了条件编译的功能，可以按不同的条件去编译不同的程序代码，从而产生不同的目标代码文件，这对于程序的移植和调试是很有用的。避免了重复引用相同的头文件。

　　（1）#if的一般格式

#if 标识符
    程序段1
#else
    程序段2
#endif 


#if 标识符
    程序段1
#elif 标识符
    程序段2
#endif 


#if 标识符
    程序段1
#elif 标识符
    程序段2
#elif 标识符
    程序段3
#else
    程序段4
#endif 

标识符值为真，就执行程序段1，否则执行程序段2.

　　（2）#ifdef的一般格式

#ifdef 标识符
    程序段 
#endif


#ifdef 标识符
    程序段1
#else
    程序段2
#endif

若标识符已经被define宏定义过，就执行程序段1，否则执行1程序段2。

　　（3）#ifndef的一般格式

#ifndef 标识符
    程序段
#endif


#ifndef 标识符
    程序段1
#else
    程序段2
#endif

若标识符没有被define宏定义过，就执行程序段1，否则执行1程序段2。

　　三者之间的区别

　　最后需要注意的是，#if 后面跟的是“整型常量表达式”，而 #ifdef 和 #ifndef 后面跟的只能是一个宏名，不能是其他的。

6、#error命令

　　#error 指令用于在编译期间产生错误信息，并阻止程序的编译，其形式如下：

#error error_message　　

　　例如，我们的程序针对 Linux 编写，不保证兼容 Windows，那么可以这样做：

#ifdef WIN32
#error This programme cannot compile at Windows Platform
#endif

　　WIN32 是 Windows 下的预定义宏。当用户在 Windows 下编译该程序时，由于定义了 WIN32 这个宏，所以会执行 #error 命令，提示用户发生了编译错误，错误信息是：

This programme cannot compile at Windows Platform

7、预处理总结

　　预处理指令是以#号开头的代码行，# 号必须是该行除了任何空白字符外的第一个字符。# 后是指令关键字，在关键字和 # 号之间允许存在任意个数的空白字符，整行语句构成了一条预处理指令，该指令将在编译器进行编译之前对源代码做某些转换。

　　下面是本章涉及到的部分预处理指令：

指令	说明
#	空指令，无任何效果
#include	包含一个源代码文件
#define	定义宏
#undef	取消已定义的宏
#if	如果给定条件为真，则编译下面代码
#ifdef	如果宏已经定义，则编译下面代码
#ifndef	如果宏没有定义，则编译下面代码
#elif	如果前面的#if给定条件不为真，当前条件为真，则编译下面代码
#endif	结束一个#if……#else条件编译块

　　预处理功能是C语言特有的功能，它是在对源程序正式编译前由预处理程序完成的，程序员在程序中用预处理命令来调用这些功能。

　　宏定义可以带有参数，宏调用时是以实参代换形参，而不是“值传送”。

　　为了避免宏代换时发生错误，宏定义中的字符串应加括号，字符串中出现的形式参数两边也应加括号。

　　文件包含是预处理的一个重要功能，它可用来把多个源文件连接成一个源文件进行编译，结果将生成一个目标文件。

　　条件编译允许只编译源程序中满足条件的程序段，使生成的目标程序较短，从而减少了内存的开销并提高了程序的效率。

　　使用预处理功能便于程序的修改、阅读、移植和调试，也便于实现模块化程序设计。