C語言的預(yù)處理器

1、C語言的預(yù)處理器理解C語言編譯全過程n編譯的概念：編譯程序讀取源程序（字符流），對之進行詞法和語法的分析，將高級語言指令轉(zhuǎn)換為功能等效的匯編代碼，再由匯編程序轉(zhuǎn)換為機器語言，并且按照操作系統(tǒng)對可執(zhí)行文件格式的要求鏈接生成可執(zhí)行程序。nC語言組建的完整過程：C源程序預(yù)編譯處理(.c) 編 譯 、 優(yōu) 化 程 序 （ . s 、 . a s m ） 匯 編 程 序(.obj、.o、.a、.ko) 鏈接程序（.exe、.elf、.axf等）概述C+編譯系統(tǒng)預(yù)處理編譯連接編譯是將程序代碼編譯成目標文件（.obj）連接是將目標文件與庫文件連接成為可執(zhí)行文件（.exe）那么預(yù)處理是做什么的？預(yù)處理是用來處

2、理在C+源程序中加入的一些“預(yù)處理命令” (preprocessor directives)的。預(yù)處理命令是C+統(tǒng)一規(guī)定的一些預(yù)先處理語句，用以改進程序設(shè)計環(huán)境，提高編程效率。預(yù)處理命令不是C+語言本身的組成部分，不能直接對它們進行編譯和連接。C+與其他高級語言的一個重要區(qū)別是可以使用預(yù)處理命令和具有預(yù)處理的功能。預(yù)處理命令nC+提供的預(yù)處理功能主要有以下3種：() 宏定義() 文件包含() 條件編譯n分別用宏定義命令、文件包含命令、條件編譯命令來實現(xiàn)。為了與一般C+語句相區(qū)別，這些命令以符號“”開頭，而且末尾不包含分號。1 宏定義和宏替換n宏定義以#define開頭。用以將一個指定的標識符（

3、即宏名）來代表一個字符串。n定義宏的作用一般是用一個短的名字代表一個長的字符串。n宏定義可分為兩類：n不帶參數(shù)的宏定義1.帶參數(shù)的宏定義1.1 不帶參數(shù)的宏定義n不帶參數(shù)的宏定義是用一個用戶指定的，稱為宏名的標識符，來代表一個字符串。這種定義的一般形式為： #define 宏名 字符串n這就是已經(jīng)介紹過的定義符號常量。如： #define PI 3.1415926 顯然在程序中用這種方式定義常量有許多好處。n宏定義的作用是，宏名后面的字符串，在程序中可用相應(yīng)的宏名來代替。即程序中所有的PI在預(yù)處理后都將會替換成3.1415926。#include#define M (y*y+3*y)void

4、main( ) int nSum, nNumber; printf(input a number: ); scanf(%d, &nNumber); nSum = 3*M+4*M+5*M; printf(s=%dn, nSum); 1.2 帶參數(shù)的宏定義n宏名還可以帶參數(shù)。這時的宏替換，既進行字符串的替換，又進行參數(shù)的替換。帶參數(shù)的宏名還可以接受表達式的值，并賦給普通變量，就好象函數(shù)調(diào)用似的。n帶參數(shù)的宏定義的一般形式為：n#define 宏名(參數(shù)) 字符串n在字符串中也要包含著宏名定義的使用參數(shù)。如：n#define S(a,b) a*b /定義宏S(矩形面積)，a、b為宏的參數(shù)n使

5、用的形式如下：narea=S(3,2)n用、分別代替宏定義中的形式參數(shù)a和b，即用3*2代替S(3,2)。因此賦值語句展開為：narea=3*2；多行宏n當用define定義一個多行的宏時，必須在宏定義的內(nèi)容中，用作為一行的結(jié)束，否則編譯器無法知道多行宏定義到哪一行為止。n使用多行宏可以代替函數(shù)。（初級多態(tài)）n多行宏會有很多問題，使用時要特別注意：n不能加注釋n不能作為右值使用n不能作為函數(shù)參數(shù)使用n#include#define SQR(x, y)y =x*x; printf(nThe square of %d is %ld.n, x, y);#define TASK_BEGIN(calle

6、r, y) caller(1,y); caller(2,y); caller(3,y)int main(int argc, char* argv) int x,y; TASK_BEGIN(SQR,y); printf(nEnter an integer value:); scanf(%d, &x); SQR(x, y); return 0;n函數(shù)與帶參數(shù)宏的區(qū)別：n函數(shù)調(diào)用時，要計算實參并向形參傳送。n函數(shù)中的實參和形參有確定的數(shù)據(jù)類型，并且兩者是一一對應(yīng)的。n宏是在編譯前進行的，不分配內(nèi)存空間。 宏替換是不占程序的運行時間的，只占編譯時間。由于C+增加了內(nèi)置函數(shù)(inline)，比用

7、帶參數(shù)的宏定義更方便，因此在C+中基本上已不再用#define命令定義宏函數(shù)了。這種簡單的替換帶來了重大隱這種簡單的替換帶來了重大隱患，使用時一定要十分小心患，使用時一定要十分小心C預(yù)定義宏nC標準指定了一些預(yù)定義宏,編程中常常用到。n_DATE_ 進行預(yù)處理的日期n_TIME_ 源文件的編譯時間n_FILE_ 代表當前源代碼文件名的字符串n_LINE_ 代表當前源代碼文件中行號的整數(shù)常量n_STDC_ 設(shè)置為1時,表示該實現(xiàn)遵循C標準n_STDC_HOSTED_ 為本機環(huán)境設(shè)置為1,否則設(shè)為0n_STDC_VERSION_ 為C99時設(shè)置為199901Ln_func_ C99提供的，為所在函

8、數(shù)名的字符串n對于_FILE_，_LINE_，_func_這樣的宏，在調(diào)試程序時是很有用的，因為你可以很容易的知道程序運行到了哪個文件的那一行，是哪個函數(shù).宏定義使用時，要注意以下幾個問題： n宏名一般用大寫字母，以便與變量名的區(qū)別。n在編譯預(yù)處理時宏名與字符串進行替換時，不作語法檢不作語法檢查查。n宏名的有效范圍是從定義位置到文件結(jié)束。如果需要終止宏定義的作用域，可以用#undef#undef命令。例如 #define PI 3.14159 void main() # undef PI f1()n宏定義時可以引用已經(jīng)定義的宏名。n對程序中用雙引號擴起來的字符串內(nèi)的字符，不進行宏不進行宏的替換

9、的替換操作。 PI的作用域表示PI只在main函數(shù)中有效，在f1中無效。宏的妙用考慮求兩參數(shù)之中大值函數(shù)：考慮求兩參數(shù)之中大值函數(shù)：max ( a , b )對對 a , b 的不同類型，都有相同的處理形式：的不同類型，都有相同的處理形式：return ( a b ) ? a : b ;數(shù)據(jù)類型抽象：數(shù)據(jù)類型抽象：（1）宏替換）宏替換 # define max ( a , b ) ( a b ? a : b） 問題問題 避開類型檢查避開類型檢查（2）重載）重載問題問題 需要許多重載版本需要許多重載版本（3）使用函數(shù)模板）使用函數(shù)模板宏的妙用n初級多態(tài)n宏名抽象n函數(shù)抽象#include#def

10、ine SQR(x, y)y =x*x; printf(nThe square of %d is %ld.n, x, y);#define TASK_BEGIN(caller, y) caller(1,y); caller(2,y); caller(3,y)int main(int argc, char* argv) int x,y; TASK_BEGIN(SQR,y); printf(nEnter an integer value:); scanf(%d, &x); SQR(x, y); return 0;void SQR(int x, int y) y =x*x; printf(n

11、The square of %d is %ld.n, x,y);宏的誤用#include#define M y*y+3*yvoid main( ) int nSum, nNumber; printf(input a number: ); scanf(%d, &nNumber); nSum = 3*M+4*M+5*M; printf(s=%dn, nSum); #define SQR(x) printf(in #define!); x*xint main(int argc, char* argv) int x,y; printf(nEnter an integer value:); sc

12、anf(%d, &x); y = SQR(x); printf(nThe square of %d is %ldn, x, y); return 0;#define SQUARE(a) (a)*(a)void main( )/計算窗口面積int a=150;/客戶區(qū)邊長int b;b=SQUARE(+a + 3); 2 文件包含1.“1.“文件包含文件包含”的作用的作用n所謂“文件包含”處理是指一個源文件可以將另外一個源文件的全部內(nèi)容包含進來，即將另外的文件包含到本文件之中。nC提供了#include命令用來實現(xiàn)“文件包含”的操作。n文件包含預(yù)處理命令的一般形式： #include n

13、或者 #include “文件名”n處理過程：預(yù)編譯時,用被包含文件的內(nèi)容取代該預(yù)處理命令，再對“包含”后的文件作一個源文件編譯。n如在file1.c中有以下#include命令： n#include 它的作用如下圖所示：/例9.8讀取用戶輸入的數(shù)字，并顯示其平方。/源文件calc1.h的內(nèi)容如下：long sqr( int x )return ( long )x*x);/源文件calc.c的內(nèi)容如下：#include #include calc1.hvoid main()int x;printf(Enter an integer value:);scanf(%d, &x);print

14、f(nThe square of %d is %ld.n, x, sqr(x);“文件包含”處理n“文件包含”命令是很有用的，它可以節(jié)省程序設(shè)計人員的重復(fù)勞動。n#include命令的應(yīng)用很廣泛，絕大多數(shù)C程序中都包括#include命令?，F(xiàn)在，庫函數(shù)的開發(fā)者把這些信息寫在一個文件中，用戶只需將該文件“包含”進來即可(如調(diào)用數(shù)學(xué)函數(shù)的，應(yīng)包含math.h文件)，這就大大簡化了程序，寫一行#include命令的作用相當于寫幾十行、幾百行甚至更多行的內(nèi)容。這種常用在文件頭部的被包含的文件稱為“標題文件”或“頭部文件”?！拔募碧幚韓頭文件一般包含以下幾類內(nèi)容： n對類型的聲明。n函數(shù)聲明。n內(nèi)

15、置(inline)函數(shù)的定義。n宏定義。用#define定義的符號常量和用const聲明的常變量。n全局變量定義。n外部變量聲明。如entern int a; n還可以根據(jù)需要包含其他頭文件。(1)不同的頭文件包括以上不同的信息，提供給程序設(shè)計者使用，這樣，程序設(shè)計者不需自己重復(fù)書寫這些信息，只需用一行#include命令就把這些信息包含到本文件了，大大地提高了編程效率。由于有了#include命令，就把不同的文件組合在一起，形成一個文件。因此說，頭文件是源文件之間的接口?！拔募碧幚?. include2. include命令的兩種形式命令的兩種形式n在#include命令中，文件名除了

16、可以用尖括號括起來以外，還可以用雙撇號括起來。#include命令的一般形式為：n#include n或n#include “文件名”n如：n#include n或n#include “iostream”n都是合法的?！拔募碧幚韓有時被包含的文件不一定在系統(tǒng)目錄中，這時應(yīng)該用雙撇號形式，在雙撇號中指出文件路徑和文件名。n如果在雙撇號中沒有給出絕對路徑，如#include file2.c則默認指用戶當前目錄中的文件。系統(tǒng)先在用戶當前目錄中尋找要包含的文件，若找不到，再按標準方式查找。如果程序中要包含的是用戶自己編寫的文件，宜用雙撇號形式。n對于系統(tǒng)提供的頭文件，既可以用尖括號形式，也可以用

17、雙撇號形式，都能找到被包含的文件，但顯然用尖括號形式更直截了當，效率更高?！拔募碧幚韓二者的區(qū)別是： 用尖括號時，編譯系統(tǒng)到系統(tǒng)目錄中尋找要包含的文件，如果找不到，編譯系統(tǒng)就給出出錯信息。n有時被包含的文件不一定在系統(tǒng)目錄中，這時應(yīng)該用雙撇號形式，在雙撇號中指出文件路徑和文件名。n如果在雙撇號中沒有給出絕對路徑，如#include file2.c則默認指用戶當前目錄中的文件。系統(tǒng)先在用戶當前目錄中尋找要包含的文件，若找不到，再按標準方式查找。如果程序中要包含的是用戶自己編寫的文件，宜用雙撇號形式。n對于系統(tǒng)提供的頭文件，既可以用尖括號形式，也可以用雙撇號形式，都能找到被包含的文件，但顯然

18、用尖括號形式更直截了當，編譯效率更高?！拔募碧幚?. 3. 關(guān)于關(guān)于C C語言標準庫語言標準庫 n在C編譯系統(tǒng)中，提供了許多系統(tǒng)函數(shù)和宏定義，而對函數(shù)的聲明則分別存放在不同的頭文件中。如果要調(diào)用某一個函數(shù)，就必須用#include命令將有關(guān)的頭文件包含進來。C的庫除了保留C的大部分系統(tǒng)函數(shù)和宏定義外，還增加了預(yù)定義的模板和類。但是不同C庫的內(nèi)容不完全相同，由各C編譯系統(tǒng)自行決定。不久前推出的C標準將庫的建設(shè)也納入標準，規(guī)范化了C標準庫，以便使C程序能夠在不同的C平臺上工作，便于互相移植。新的C標準庫中的頭文件一般不再包括后綴.h，例如：n#include “文件包含”處理n但為了使大批已

19、有的C程序能繼續(xù)使用，許多C+編譯系統(tǒng)保留了C的頭文件，即提供兩種不同的頭文件，由程序設(shè)計者選用。如n#include /C形式的頭文件n#include /C+形式的頭文件n效果基本上是一樣的。建議盡量用符合C+標準的形式，即在包含C+頭文件時一般不用后綴。如果用戶自己編寫頭文件，可以用.h為后綴。3 條件編譯n一般情況下，在進行編譯時對源程序中的每一行都要編譯。但是有時希望程序中某一部分內(nèi)容只在滿足一定條件時才進行編譯，也就是指定對程序中的一部分內(nèi)容進行編譯的條件。如果不滿足這個條件，就不編譯這部分內(nèi)容。這就是“條件編譯”。n有時，希望當滿足某條件時對一組語句進行編譯，而當條件不滿足時則編

20、譯另一組語句。n條件編譯命令常用的有以下形式：3.1 #if_#endif類型的條件編譯命令1. #if_#endif1. #if_#endif：n此命令的一般形式為：#if 常數(shù)表達式 程序段#endifn如果常數(shù)表達式為真，則編譯if后面的程序段（語句塊）；否則就不編譯，跳過這段程序。2. #if_#else_#endif2. #if_#else_#endifn此命令的一般形式為：#if 常量表達式 程序段1#else 程序段2#endif3. #if_#elif_#endif3. #if_#elif_#endifn這是用于多路選擇的編譯命令。它的一般形式為：#if 常量表達式1 程序段1

21、#elif 常量表達式2 程序段2 .#elif 常量表達式n 程序段n#endif3.2 #ifdef和#ifndef類型的條件編譯命令1. #ifdef_#endif1. #ifdef_#endif類型條件編譯命令類型條件編譯命令n第一種格式為：n#ifdef 宏名n 程序段n#endifn 第二種格式為：n#ifdef 宏名n 程序段1n#elsen 程序段2n#endif2. #ifndef_#endif2. #ifndef_#endif類型條件編譯命令類型條件編譯命令n第一種格式為：n#ifndef 宏名n 程序段1n#endifn第二種格式為：n#ifndef 宏名n 程序段1n#elsen 程序段2n#endif條件編譯舉例#include using namespace std;#define RUN /在調(diào)試程序時使之成為注釋行int main( ) int x=1,y=2,z=3;#ifndef RUN /本行