8.C语言之预处理

一.宏定义

1.预处理指令

在第一篇文章中，我们就提到了预处理器的概念。预处理器就是用来处理预处理指令。预处理指令包含以下三种：

A. 宏定义 #define

B. 文件包含 #include

C. 条件编译 #if #ifdef等等。

2. 简单的宏定义

在之前我们就广泛地运用了宏定义，在此不在赘述。

3. 带参数的宏定义

带参数的宏定义，也称为函数式宏。

举个简单的例子：

#define MAX(m,n)    ((m)>(n)?(m):(n))

int main (void)
{
    printf("%d",MAX(1,2));
    return 0;
}

相信这个例子看完大家都明白了，在此只说明一点：在程序中，出现了很多()，那是因为为了防止替换时的副作用，因为预处理器是不懂C语言语法规则的，一般来说只是进行简单的机械替换，因此如果m,n为表达式，很可能出现问题。

例如：

#define MUL(m,n)    m*n

int main (void)
{
    printf("%d",MUL(1+3,3+1));
    return 0;
}

这个程序就是有问题的，大家可以自己测试。

那么我们为什么需要带参数的宏呢？优点有两个：

A. 效率更高。如果定义成一般的函数，程序在执行时就需要存储上下文信息，把参数压栈等等，但是宏定义显然没有这样的运行开销。（这里我们可以想一下内联函数。）

B. 宏没有类型限制。其实就是参数类型重载，例如在上面的MAX定义中，可以传入int类型的参数，也可以传入double类型的参数。

那么缺点我个人认为最明显的一点也就是会造成程序代码的膨胀。

4. 一些琐碎

#运算符可以把宏定义的一个参数转换为字符串字面量，举个例子：

#define PRINT(num)    (printf(#num  "=%d",num))

int main (void)
{
    PRINT(10/2);
    return 0;
}

大家可以自己运行看下结果。

#undef指令，取消宏定义。

 

二.条件编译

1. 条件编译

条件编译是指预处理根据测试的结果来包含或排除程序的片段。

2. #if和#endif

也不多说，举个例子就懂了。

#define DEBUG    1
int main (void)
{
#if DEBUG
    printf("Hello world");
#endif
    return 0;
}

其实效果就是类似于这样的代码：

int main (void)
{
    int debug=1;
    if(debug)
        printf("Hello world");
    return 0;
}

不同的是：预处理命令是由预处理器来处理。#if指令会测试DEBUG的值，如果DEBUG的值是0，那么这个printf就不会保存在目标程序中占用空间，也不会消耗程序的运行时时间。因此，我们在测试时可以将这段代码保存到最终代码中。

3. 一些相似的条件编译符号

defined运算符通常与#if联合使用，来判断某宏定义是否被定义。

#define DEBUG    1
int main (void)
{
#if defined DEBUG
    printf("Hello world");
#endif
    return 0;
}

与其同样语义的还可以这样来写：

#define DEBUG    1
int main (void)
{
#ifdef DEBUG
    printf("Hello world");
#endif
    return 0;
}

当然，还有#ifndef代表if not defined的语义。

#elif：else if

#else。

这些都是可以与#if配合使用的，和一般的条件判断语义一样。不再重复举例子。

4. 条件编译的用处

A. 调试。

B. 编写不同操作系统，不同平台，不同编译器使用的程序。

例如：

#define WINDOWS
int main (void)
{
#if defined WINDOWS
    printf("WINDOWS");
#elif defined LINUX
    printf("LINUX");
#else 
    printf("ELSE");
#endif
    return 0;
}

C. 临时屏蔽代码

5. #error指令

遇到#error意味着遇到了比较严重的错误，编译器会立即终止程序，例如：

int main (void)
{
#if defined WINDOWS
    printf("WINDOWS");
#elif defined LINUX
    printf("LINUX");
#else 
    #error Not Support
#endif
    return 0;
}

6. 托管式实现和独立式实现

这是一个基础的概念。

大部分程序都是托管式实现，这些程序都需要底层的操作系统来提供输入输出以及其他的一些基本服务，而C的独立式实现用于不需要操作系统的程序。

一般来说，独立式程序用于编写操作系统内核以及嵌入式程序。