C語言由源代碼生成可執行程序的過程如下：
C源程序－>編譯預處理－>編譯－>優化程序－>匯編程序－>鏈接程序－>可執行文件
其中編譯預處理階段，讀取C源程序，對其中的預處理指令（以#開頭的指令）和特殊符號進行處理。或者說是掃描源代碼，對其進行初步的轉換，產生新的源代碼提供給編譯器。
預處理過程先於編譯器對源代碼進行處理，讀入源代碼，檢查包含預處理指令的語句和宏定義，並對源代碼進行轉換。預處理過程還會刪除程序中的注釋和多余的空白字符。
一、預處理指令
在C語言的程序中包括各種以符號#開頭的編譯指令，這些指令稱為預處理命令。預處理命令屬於C語言編譯器，而不是C語言的組成部分，通過預處理命令可擴展C語言程序設計的環境。
預處理指令是以#號開頭的代碼行，#號必須是該行除了任何空白字符外的第一個字符。
#后是指令關鍵字，在關鍵字和#號之間允許存在任意個數的空白字符，整行語句構成了一條預處理指令，該指令將在編譯器進行編譯之前對源代碼做某些轉換。
預處理指令主要有以下三種：
1）包含文件：將源文件中以#include格式包含的文件復制到編譯的源文件中，可以是頭文件，也可以是其它的程序文件。
2）宏定義指令：#define指令定義一個宏，#undef指令刪除一個宏定義。
3）條件編譯：根據#ifdef和#ifndef后面的條件決定需要編譯的代碼。
二、包含文件
當一個C語言程序由多個文件模塊組成時，主模塊中一般包含main函數和一些當前程序專用的函數。程序從main函數開始執行，在執行過程中，可調用當前文件中的函數，也可調用其他文件模塊中的函數。
如果在模塊中要調用其他文件模塊中的函數，首先必須在主模塊中聲明該函數原型。一般都是采用文件包含的方法，包含其他文件模塊的頭文件。
文件包含中指定的文件名即可以用引號括起來，也可以用尖括號括起來，格式如下：
#include <文件名>
或
#include "文件名"
如果使用尖括號<>括起文件名，則編譯程序將到C語言開發環境中設置好的include文件中去找指定的文件（/usr/include）。
因為C語言的標准頭文件都存放在/usr/include文件夾中，所以一般對標准頭文件采用尖括號；對程序員自己編寫的文件，則使用雙引號。
如果自己編寫的文件不是存放在當前工作文件夾，可以在#include命令后面加在路徑。
#include命令的作用是把指定的文件模塊內容插入到#include所在的位置，當程序編譯鏈接時，系統會把所有#include指定的文件鏈接生成可執行代碼。
#include包含文件，可以是“.h”,表示C語言程序的頭文件，也可以是“.c”,表示包含普通C語言源程序。
三、宏定義指令
使用#define命令並不是真正的定義符號常量，而是定義一個可以替換的宏。被定義為宏的標識符稱為“宏名”。在編譯預處理過程時，對程序中所有出現的“宏名”，都用宏定義中的字符串去代換，這稱為“宏替換”或“宏展開”。
在C語言中，宏分為有參數和無參數兩種。
1、無參數的宏
其定義格式如下：
#define 宏名 字符串
在以上宏定義語句中，各部分的含義如下：
# 表示這是一條預處理命令(凡是以“#”開始的均為預處理命令)。
define 關鍵字“define”為宏定義命令。
宏名 是一個標示符，必須符合C語言標示符的規定，一般以大寫字母標識宏名。
字符串可以是常數，表達式，格式串等。在前面使用的符號常量的定義就是一個無參數宏定義。
注意：預處理命令語句后面一般不會添加分號，如果在#define最后有分號，在宏替換時分號也將替換到源代碼中去。在宏名和字符串之間可以有任意個空格。
#define PI 3.141592
示例（book149.c）
/*
* 程序名：book149.c，此程序演示不帶參數的宏。
* 作者：C語言技術網(www.freecplus.net) 日期：20190525
*/
#define PI 3.141592
int main()
{
printf("PI is %lf\n",PI);
}
執行預編譯指令gcc -E -o book149.E book149.c，得到book149.E文件，如下：
# 1 "book149.c"
# 1 "<built-in>"
# 1 "<命令行>"
# 1 "/usr/include/stdc-predef.h" 1 3 4
# 1 "<命令行>" 2
# 1 "book149.c"
int main()
{
printf("PI is %lf\n",3.141592);
}
在使用宏定義時，還需要注意以下幾點：
宏定義是宏名來表示一個字符串，在宏展開時又以該字符串取代宏名。這只是一種簡單的代換，字符串中可以含任何字符，可以是常數，也可以是表達式，預處理程序對它不作任何語法檢查。如有錯誤，只能在編譯已被宏展開后的源程序時發現。
宏定義允許嵌套，在宏定義的字符串中可以使用已經定義的宏名。在宏展開時由預處理程序層層替換。建議不要這么做，會把程序復雜化。
習慣上宏名用大寫字母表示，以方便與變量區別。但也可以用小寫字母。
2、帶參數的宏
#define命令定義宏時，還可以為宏設置參數。與函數中的參數類似，在宏定義中的參數為形式參數，在宏調用中的參數稱為實際參數。對帶參數的宏，在調用中，不僅要宏展開，還要用實參去代換形參。
帶參宏定義的一般形式為：
#define 宏名(形參表) 字符串
在定義帶參數的宏時，宏名和形參表之間不能有空格出現，否則，就將宏定義成為無參數形式，而導致程序出錯。
#define MAX(x,y) ((x)>(y) ? (x) : (y))
以上的宏定義中，如果x的值大於y，得到x，否則得到y。
示例（book150.c）
/*
* 程序名：book150.c，此程序演示帶參數的宏
* 作者：C語言技術網(www.freecplus.net) 日期：20190525
*/
#define MAX(x,y) ((x)>(y)?(x):(y))
int main()
{
printf("MAX is %d\n",MAX(34,59));
}
執行預編譯指令gcc -E -o book150.E book150.c，得到book50.E文件，如下：
# 1 "book150.c"
# 1 "<built-in>"
# 1 "<命令行>"
# 1 "/usr/include/stdc-predef.h" 1 3 4
# 1 "<命令行>" 2
# 1 "book150.c"
int main()
{
printf("MAX is %d\n",((34)>(59)?(34):(59)));
}
帶參的宏和帶參的函數相似，但其本質是不同的。使用帶參宏時，在預處理時將程序源代碼替換到相應的位置，編譯時得到完整的目標代碼，而不進行函數調用，因此程序執行效率要高些。而函數調用只需要編譯一次函數，代碼量較少，一般情況下，對於簡單的功能，可使用宏替換的形式來使用。
帶參數的宏不容易理解，所以，在實際開發中，我不建議使用帶參數的宏。
四、條件編譯
條件編譯有多種格式，在這里我只介紹最常用的兩種格式#ifdef和#ifndef。
1、#ifdef
#ifdef命令的使用格式如下：
#ifdef 標識符
程序段 1
#else
程序段 2
#endif
其意義是，如果#ifdef后面的標識符已被定義過，則對“程序段1”進行編譯；如果沒有定義標識符，則編譯“程序段2”。一般不使用#else及后面的“程序2”。
示例（book153.c）
/*
* 程序名：book153.c，此程序用於演示#ifdef條件編譯
* 作者：C語言技術網(www.freecplus.net) 日期：20190525
*/
#define LINUX
int main()
{
#ifdef LINUX
printf("這是Linux操作系統。\n");
#else
printf("未知的操作系統。\n");
#endif
}
執行預編譯指令gcc -E -o book153.E book153.c，得到book153.E文件，如下：
# 1 "book153.c"
# 1 "<built-in>"
# 1 "<命令行>"
# 1 "/usr/include/stdc-predef.h" 1 3 4
# 1 "<命令行>" 2
# 1 "book153.c"
int main()
{
printf("這是Linux操作系統。\n");
}
2、#ifndef
而#ifndef的意義與#ifdef相反，其格式如下：
#ifndef 標識符
程序段 1
#else
程序段 2
#endif
其意義是，如果未定義標識符，則編譯“程序段1”；否則編譯“程序段2”
在實際開發中，程序員用#ifndef來防止頭文件被重復包含。
我們打開/usr/include/stdio.h文件。
第一條有效行的代碼是。
#ifndef _STDIO_H
接下來是。
# define _STDIO_H 1
最后一行是。
#endif
程序員自定義的頭文件，我們也會這么寫，如：
/*
* 程序名：_public.h，公共功能函數聲明的頭文件
* 作者：C語言技術網(www.freecplus.net) 日期：20190525
*/
#ifndef _PUBLIC_H
#define _PUBLIC_H 1
// 把字符串格式的時間轉換為整數的時間，函數的聲明如下：
int strtotime(const char *strtime,time_t *ti);
#endif
如果頭文件被包含多次，就表示頭文件中的函數被多次聲明，全局變量被多次定義，在以前的C語言編譯器中，這是不允許的，編譯時會報錯，但是，現在的部分編譯器比較智能，多次定義全局變量或多次聲明函數也不會報錯。這些新的特征讓我這個老家伙很不適應。
3、#undef
undef取消已定義的標識符。
五、課后作業
1）編寫示例程序，把本章節介紹的知識點全部演示一遍，用程序演示可以加深您的理解和映象。
2）編寫代碼測試多次聲明同名的函數、多次定義同名的函數、多次聲明同名的全局變量、多次聲明同名的局部變量。
六、版權聲明
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來源：C語言技術網（www.freecplus.net）
作者：碼農有道
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