C语言学习--预处理命令_c语言与命令-优快云博客

在C语言编程中，预处理命令是编译过程中的重要步骤，它在编译前对源代码进行预处理，以确保代码的正确性和可移植性。预处理命令如#include、#define等，提供了强大的功能，包括宏定义、文件包含和条件编译等。这些命令不仅提高了代码的可读性和维护性，还使得程序能够在不同平台上运行时保持一致性。

10.1 预处理命令基本介绍

1) 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。

2) 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）

3) 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

4) 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

5) 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

10.2 预处理命令快速入门

10.2.1 具体要求

开发一个 C 语言程序，让它暂停 5 秒以后再输出内容 "helllo, 尚硅谷!~"，并且要求跨平台，在 Windows 和Linux 下都能运行，如何处理

10.2.2 提示

1) Windows 平台下的暂停函数的原型是 void Sleep(DWORD dwMilliseconds) ，参数的单位是 “ 毫秒 ”，位于 <windows.h> 头文件。

2) Linux 平台下暂停函数的原型是 unsigned int sleep (unsigned int seconds)，参数的单位是“秒”，位于 <unistd.h>头文件

3) #if、#elif、#endif 就是预处理命令，它们都是在编译之前由预处理程序来执行的。

10.2.3 代码实现

#include <stdio.h>

//说明：在 windows 操作系统和 linux 操作系统下，生成源码不一样!!!

*

#include <windows.h>

int main() {

Sleep(5000); //毫秒

puts("hello, 尚硅谷~"); //输出

getchar();

return 0;

}

*/

#if _WIN32 //如果是 windows 平台, 就执行 #include <windows.h>

#include <windows.h>

#elif __linux__ //否则判断是不是 linux ,如果是 linux 就引入<unistd.h>

#include <unistd.h>

#endif

int main() {

//不同的平台下调用不同的函数

#if _WIN32 //识别 windows 平台

Sleep(5000); //毫秒

#elif __linux__ //识别 linux 平台

sleep(5); //秒

#endif

puts("hello, 尚硅谷~"); //输出

getchar();

return 0;

}

10.3 C 语言宏定义

10.3.1 基本介绍

1) #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

2) 宏定义我们在讲解常量时，做过介绍，这里我们再系统的讲解一下.

3) 快速回顾

#define N 100

int main(){

int sum = 20 + N;//int sum = 20 +100

printf("%d\n", sum);

getchar();

return 0;

}

//说明

小结:

int sum = 20 + N，N 被 100 代替了。

#define N 100 就是宏定义，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

10.4 宏定义的形式

10.4.1 #define 宏名字符串

1) #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

2) 这里所说的字符串是一般意义上的字符序列，不要和 C 语言中的字符串等同，它不需要双引号

3) 程序中反复使用的表达式就可以使用宏定义

10.4.2 宏定义#define 应用案例

体验一个一个宏展开的案例

#include <stdio.h>

//宏定义 , 宏名 M , 对应的字符串 (n*n+3*n)

//注意：如果宏对应的字符串有 ( ) , 那么就不能省略

#define M (n*n+3*n)

int main(){

int sum, n;

printf("Input a number: ");

scanf("%d", &n); //n = 3

sum = 3*M+4*M+5*M; // 宏展开 3*(n*n+3*n)+4*(n*n+3*n)+5*(n*n+3*n)

printf("sum=%d\n", sum);

getchar();

getchar();

return 0;

}

10.4.3 宏定义注意事项和细节

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 [案例]

#define PI 3.14159

int main(){

printf("PI=%f", PI);

return 0;

}

#undef PI //取消宏定义

void func(){

// Code

printf("PI=%f", PI);//错误,这里不能使用到 PI 了

}

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 [案例]

#include <stdio.h>

#define OK 100

int main(){

printf("OK\n");

return 0;

}

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【案例】

#define PI 3.1415926

#define S PI*y*y /* PI 是已定义的宏名*/

printf("%f", S);

//在宏替换后变为：

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 [案例]

#define UINT unsigned int

void main() {

UINT a, b; // 宏替换 unsigned int a, b;

}

8) 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。

10.5 带参数的宏定义

10.5.1 基本介绍

1) 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

2) 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

3) 带参宏定义的一般形式为 #define 宏名(形参列表) 字符串 ,在字符串中可以含有各个形参

4) 带参宏调用的一般形式为 : 宏名(实参列表); [案例+说明 ]

#include <stdio.h>

//说明

//1. MAX 就是带参数的宏

//2. (a,b) 就是形参

//3. (a>b) ? a : b 是带参数的宏对应字符串，该字符串中可以使用形参

#define MAX(a,b) (a>b) ? a : b

int main(){

int x , y, max;

printf("input two numbers: ");

scanf("%d %d", &x, &y);

//说明

//1. MAX(x, y); 调用带参数宏定义

//2. 在宏替换时(预处理，由预处理器)，会进行字符串的替换，同时会使用实参，去替换形参

//3. 即 MAX(x, y) 宏替换后 (x>y) ? x : y

max = MAX(x, y);

printf("max=%d\n", max);

getchar();

getchar();

return 0;

}

10.5.2 带参宏定义的注意事项和细节

1) 带参宏定义中，形参之间可以出现空格，但是宏名和形参列表之间不能有空格出现

#define MAX(a,b) (a>b)?a:b 如果写成了 #define MAX (a, b) (a>b)?a:b，将被认为是无参宏定义，宏名 MAX 代表字符串(a,b) (a>b)?a:b，而不是 : MAX(a,b) 代表 (a>b) ? a: b 了。

2) 在带参宏定义中，不会为形式参数分配内存，因此不必指明数据类型。而在宏调用中，实参包含了具体的数据，要用它们去替换形参，因此实参必须要指明数据类型

3) 在宏定义中，字符串内的形参通常要用括号括起来以避免出错。

#include <stdlib.h>

#define SQ(y) (y)*(y) // 带参宏定义,字符串内的形参通常要用括号括起来以避免出错

int main(){

int a, sq;

printf("input a number: ");

scanf("%d", &a);

sq = SQ(a+1); // 宏替换 (a+1) * (a+1)

printf("sq=%d\n", sq);

system("pause");

return 0;}

10.6 带参宏定义和函数的区别

1) 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。

2) 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) 案例说明：要求使用函数计算平方值，使用宏计算平方值，并总结二者的区别

#include <stdlib.h>

int SQ(int y){

return ((y)*(y));

}

int main(){

int i=1;

while(i<=5){ // 1, 4, 9, 16, 25

printf("%d^2 = %d\n", (i-1), SQ(i++));

}

system("pause");

return 0;

}

#include <stdlib.h>

#define SQ(y) ((y)*(y))

int main(){

int i=1;

while(i<=5){ // 这里相当于计算了 1,3,5 的平方

进入循环 3 次，得到的是 1 * 1 = 1 3 * 3 = 9 , 5 * 5 = 25

// SQ(i++) 宏调用展开 ((i++)*(i++))

printf("%d^2 = %d\n", i, SQ(i++));

}

system("pause");

return 0;

}

10.7 C 语言预处理命令总结

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

10.7.1 常见的预处理指令

10.7.2 预处理指令使用注意事项

1) 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。

2) 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”。

3) 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。

4) 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。

5) 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。

6) 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

总结

通过本章的学习，我们了解了C语言中的预处理命令及其作用，包括宏定义、文件包含和条件编译等功能。这些预处理指令在源代码编译之前进行处理，帮助程序员编写更灵活、可维护和跨平台的代码。特别是在编写需要兼容不同操作系统的程序时，使用条件编译指令如#if、#elif和#endif可以有效地实现平台特定的功能。掌握这些预处理命令，不仅能够提高编程效率，还能增强程序的可移植性和可读性。