《C語言程序設(shè)計(jì)》第8章 編譯預(yù)處理和動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)分配 寫字字帖

第8章編譯預(yù)處理和動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)分配8.1編譯預(yù)處理8.2宏定義8.3文件包含處理8.4動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)分配8.1編譯預(yù)處理C語言允許在源程序中加入一些“預(yù)處理命令”（preprocessingdirective），以改進(jìn)程序設(shè)計(jì)環(huán)境，提高編程效率。這些預(yù)處理指令是由C標(biāo)準(zhǔn)建議的，但是它不是C語言本身的組成部分，不能用C編譯系統(tǒng)直接對(duì)它們進(jìn)行編譯（因?yàn)榫幾g程序不能識(shí)別它們）。所謂“編譯預(yù)處理”就是在C編譯程序?qū)源程序進(jìn)行編譯前，由編譯預(yù)處理程序?qū)@些編譯預(yù)處理命令行進(jìn)行處理的過程。在預(yù)處理階段，預(yù)處理器把程序中的注釋全部刪除；對(duì)預(yù)處理指令進(jìn)行處理，如把#include指令指定的頭文件（如stdio.h）的內(nèi)容復(fù)制到#include指令處；對(duì)#define指令，進(jìn)行指定的字符替換（如將程序中的符號(hào)常量用指定的字符串代替），同時(shí)刪去預(yù)處理指令。8.1編譯預(yù)處理經(jīng)過預(yù)處理后的程序不再包括預(yù)處理指令了，最后再由編譯程序?qū)︻A(yù)處理后的源程序進(jìn)行實(shí)際的編譯處理，得到可供執(zhí)行的目標(biāo)代碼。C語言與其他高級(jí)語言的一個(gè)重要區(qū)別是可以使用預(yù)處理指令和具有預(yù)處理的功能。C語言提供的預(yù)處理功能常用的主要有以下3種：1、宏定義；2、文件包含；3、條件編譯。這些預(yù)處理命令組成的預(yù)處理命令行必須在一行的開頭以”#”號(hào)開始，每行的末尾不得用“;”號(hào)結(jié)束，以區(qū)別于C語句、定義和說明語句。這些命令行的語法與C語言中其他部分的語法無關(guān)。根據(jù)需要，命令行可以出現(xiàn)在程序的任何一行的開始部位，其作用一直持續(xù)到源文件的末尾。8.2宏定義8.2.1不帶參數(shù)的宏定義8.2.2帶參數(shù)的宏定義8.2.3終止宏定義8.2.1不帶參數(shù)的宏定義1不帶參數(shù)的宏定義命令行形式格式：#define宏名替換文本或者：#define宏名在define、宏名和宏替換文本之間用空格隔開。例如：#define SIZE 100以上標(biāo)識(shí)符SIZE稱為“宏名”，是用戶定義的標(biāo)識(shí)符，因此，不得與程序中的其他名字相同。在編譯時(shí)，在此命令行之后，預(yù)處理程序?qū)υ闯绦蛑械乃忻麨镾IZE的標(biāo)識(shí)符用100三個(gè)字符來替換，這個(gè)替換過程稱為“宏替換”。但要注意：不能認(rèn)為“SIZE等于整數(shù)100”。#define命令行可以不包含“替換文本”，這種情況下僅說明標(biāo)識(shí)符“被定義”。8.2.1不帶參數(shù)的宏定義2替換文本中可以包含已定義過的宏名例8.1計(jì)算圓面積。#include<stdio.h>#definePI3.1415926#defineR3.0#defineSPI*R*R /*S的宏定義使用了前面的PI和R宏定義*/intmain(){

printf(“圓的面積=%f”,S); return0;}運(yùn)行結(jié)果：圓的面積=28.274333分析：該例中既有宏定義，又有宏定義的多重替換，這樣求圓的面積，只需將宏名S進(jìn)行展開后計(jì)算，輸出即可。8.2.1不帶參數(shù)的宏定義3當(dāng)宏定義在一行中寫不下，需要在下一行繼續(xù)時(shí)，只需在最后一個(gè)字符后緊接著加一個(gè)反斜線“\”。例如：#define LEAP_YEAR year%4==0\&&year%100!=0||year%400==0第一列如果在“\”前或在下一行的開頭留有許多空格，則在宏替換時(shí)也將加入這些空格。4同一個(gè)宏名不能重復(fù)定義，除非兩個(gè)宏定義命令行完全一致。5替換文本不能替換雙引號(hào)中與宏名相同的字符串。例8.2宏名相同的字符串不能替換。#define BOOK “TheRedandTheBlack”intmain(){

printf(“%s\n”,”BOOK”); return0;}運(yùn)行結(jié)果：BOOK8.2.1不帶參數(shù)的宏定義6替換文本并不替換用戶標(biāo)識(shí)符中的成分。例如，宏名YES，不會(huì)替換標(biāo)識(shí)符YESORNO中的YES。7用作宏名的標(biāo)識(shí)符通常用大寫字母表示，這并不是語法規(guī)定，只是一種習(xí)慣，以便與程序中的其他標(biāo)識(shí)符相區(qū)別。8在C程序中，宏定義的定義位置一般寫在程序的開頭。返回8.2.2帶參數(shù)的宏定義1帶參數(shù)的宏定義命令行形式如下：格式：#define 宏名（形參表） 替換文本如果定義帶參數(shù)的宏，在對(duì)源程序進(jìn)行預(yù)處理時(shí)，將程序中出現(xiàn)宏名的地方均用替換文本替換，并用實(shí)參代替替換文本中的形參。例8.3編寫程序，使用帶參數(shù)的宏定義。#include<stdio.h>#defineMAX(a,b) a>b?a:b /*定義帶參數(shù)的宏MAX*/#defineSQR(c)c*c /*定義帶參數(shù)的宏SQR*/intmain(){

intx=3,y=4; x=MAX(x,y);

y=SQR(x);

printf(“x=%d,y=%d\n”,x,y);

return0;}運(yùn)行結(jié)果：x=4,y=16對(duì)于帶參的宏定義有以下問題需要說明：2.帶參宏定義中，宏名和形參表之間不能有空格出現(xiàn)。例如把：

#defineMAX(a,b)(a>b)?a:b寫為：

#defineMAX(a,b)(a>b)?a:b將被認(rèn)為是無參宏定義，宏名MAX代表字符串(a,b)(a>b)?a:b。宏展開時(shí)，宏調(diào)用語句：

max=MAX(x,y);將變?yōu)椋?/p>

max=(a,b)(a>b)?a:b(x,y);這顯然是錯(cuò)誤的。8.2.2帶參數(shù)的宏定義3.在帶參宏定義中，形式參數(shù)不分配內(nèi)存單元，因此不必作類型定義。而宏調(diào)用中的實(shí)參有具體的值。要用它們?nèi)ゴ鷵Q形參，因此必須作類型說明。這是與函數(shù)中的情況不同的。在函數(shù)中，形參和實(shí)參是兩個(gè)不同的量，各有自己的作用域，調(diào)用時(shí)要把實(shí)參值賦予形參，進(jìn)行“值傳遞”。而在帶參宏中，只是符號(hào)代換，不存在值傳遞的問題。4.在宏定義中的形參是標(biāo)識(shí)符，而宏調(diào)用中的實(shí)參可以是表達(dá)式。例8.4宏調(diào)用實(shí)參為表達(dá)式。#defineSQ(y)(y)*(y)main(){

int

a,sq;

printf("inputanumber:");

scanf("%d",&a);sq=SQ(a+1);printf("sq=%d\n",sq);}運(yùn)行結(jié)果：inputanumber:3sq=16分析：上例中第一行為宏定義，形參為y。程序第七行宏調(diào)用中實(shí)參為a+1，是一個(gè)表達(dá)式，在宏展開時(shí)，用a+1代換y，再用(y)*(y)代換SQ，得到如下語句：

sq=(a+1)*(a+1);這與函數(shù)的調(diào)用是不同的，函數(shù)調(diào)用時(shí)要把實(shí)參表達(dá)式的值求出來再賦予形參。而宏代換中對(duì)實(shí)參表達(dá)式不作計(jì)算直接地照原樣代換。8.2.2帶參數(shù)的宏定義5.在宏定義中，字符串內(nèi)的形參通常要用括號(hào)括起來以避免出錯(cuò)。在上例中的宏定義中(y)*(y)表達(dá)式的y都用括號(hào)括起來，因此結(jié)果是正確的。如果去掉括號(hào)，把程序改為以下形式：例8.5#defineSQ(y)y*ymain(){

int

a,sq;

printf("inputanumber:");

scanf("%d",&a);sq=SQ(a+1);printf("sq=%d\n",sq);}運(yùn)行結(jié)果：inputanumber:3sq=7分析：同樣輸入3，但結(jié)果卻是不一樣的。問題在哪里呢?這是由于代換只作符號(hào)代換而不作其它處理而造成的。宏代換后將得到以下語句：

sq=a+1*a+1;由于a為3故sq的值為7。這顯然與題意相違，因此參數(shù)兩邊的括號(hào)是不能少的。即使在參數(shù)兩邊加括號(hào)還是不夠的，請(qǐng)看下面程序：8.2.2帶參數(shù)的宏定義例8.6#defineSQ(y)(y)*(y)main(){

int

a,sq;

printf("inputanumber:");

scanf("%d",&a);sq=160/SQ(a+1);printf("sq=%d\n",sq);}運(yùn)行結(jié)果：inputanumber:3sq=160分析：本程序與前例相比，只把宏調(diào)用語句改為：

sq=160/SQ(a+1);運(yùn)行本程序如輸入值仍為3時(shí)，希望結(jié)果為10。為什么會(huì)得這樣的結(jié)果呢?分析宏調(diào)用語句，在宏代換之后變?yōu)椋?/p>

sq=160/(a+1)*(a+1);a為3時(shí)，由于“/”和“*”運(yùn)算符優(yōu)先級(jí)和結(jié)合性相同，則先作160/(3+1)得40，再作40*(3+1)最后得160。為了得到正確答案應(yīng)在宏定義中的整個(gè)字符串外加括號(hào)，程序修改如例8.78.2.2帶參數(shù)的宏定義6帶參的宏和帶參函數(shù)很相似，但有本質(zhì)上的不同，除上面已談到的各點(diǎn)外，把同一表達(dá)式用函數(shù)處理與用宏處理兩者的結(jié)果有可能是不同的。例8.8main(){

inti=1;

while(i<=5)

printf("%d\n",SQ(i++));}SQ(inty){return((y)*(y));}例8.9#defineSQ(y)((y)*(y))main(){

inti=1;

while(i<=5)

printf("%d\n",SQ(i++));}例8.8運(yùn)行結(jié)果：1491625例8.9運(yùn)行結(jié)果：19258.2.2帶參數(shù)的宏定義7宏定義也可用來定義多個(gè)語句，在宏調(diào)用時(shí)，把這些語句又代換到源程序內(nèi)。看下面的例子。例8.10#defineSSSV(s1,s2,s3,v)s1=l*w;s2=l*h;s3=w*h;v=w*l*h;main(){

intl=3,w=4,h=5,sa,sb,sc,vv;

SSSV(sa,sb,sc,vv);

printf("sa=%d\nsb=%d\nsc=%d\nvv=%d\n",sa,sb,sc,vv);}運(yùn)行結(jié)果：sa=12sb=15sc=20vv=60分析：程序第一行為宏定義，用宏名SSSV表示4個(gè)賦值語句，4個(gè)形參分別為4個(gè)賦值符左部的變量。在宏調(diào)用時(shí)，把4個(gè)語句展開并用實(shí)參代替形參。使計(jì)算結(jié)果送入實(shí)參之中。返回8.2.3終止宏定義可以用#undef提前終止宏定義的作用域。例如：#definePI3.14main()#undefPI以上PI的作用域從#definePI3.14命令行開始，到#undefPI命令行結(jié)束。從#undef以后PI變成無定義，不再代表3.14了。8.3文件包含處理所謂文件包含，是指在一個(gè)文件中，去包含另一個(gè)文件的全部內(nèi)容。C語言用#include命令行來實(shí)現(xiàn)文件包含的功能。格式：#include “文件名”或 #include <文件名>在預(yù)編譯時(shí)，預(yù)編譯程序?qū)⒂弥付ㄎ募械膬?nèi)容來替換此命令行。如果文件名用雙引號(hào)括起來，系統(tǒng)先在源程序所在的目錄內(nèi)查找指定的包含文件，如果找不到，再按照系統(tǒng)指定的標(biāo)準(zhǔn)方式到有關(guān)目錄中去尋找；如果文件名用尖括號(hào)括起來，系統(tǒng)將直接按照系統(tǒng)指定的標(biāo)準(zhǔn)方式到有關(guān)目錄中尋找。說明：1包含文件的#include命令行通常應(yīng)書寫在所用源程序文件的開頭，故有時(shí)也把包含文件稱作“頭文件“。頭文件名可以由用戶指定，其后綴不一定用”.h”。2包含文件中，一般包含有一些公用的#define命令行、外部說明或?qū)Γ◣欤┖瘮?shù)的原型說明。例如stdio.h就是這樣的頭文件。3當(dāng)包含文件修改后，對(duì)包含該文件的源程序必須重新進(jìn)行編譯連接。4在一個(gè)程序中，允許有任意多個(gè)#include命令行。5在包含文件中還可以包含其他文件。8.4動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)分配8.4.1malloc函數(shù)和free函數(shù)8.4.2calloc函數(shù)8.4.1malloc函數(shù)和free函數(shù)1malloc函數(shù)格式：(類型說明符*)malloc(size)功能：在內(nèi)存的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)區(qū)中分配一塊長度為"size"字節(jié)的連續(xù)區(qū)域。函數(shù)的返回值為該區(qū)域的首地址。“類型說明符”表示把該區(qū)域用于何種數(shù)據(jù)類型。(類型說明符*)表示把返回值強(qiáng)制轉(zhuǎn)換為該類型指針?！皊ize”是一個(gè)無符號(hào)數(shù)。假設(shè)shortint型數(shù)據(jù)占2個(gè)字節(jié)，float型數(shù)據(jù)占4字節(jié)存儲(chǔ)單元，則以下程序段將使pi指向一個(gè)shortint類型的存儲(chǔ)單元，使pf指向一個(gè)float類型的存儲(chǔ)單元：shortint*pi;float*pf;pi=(short*)malloc(2);pf=(float*)malloc(4);由于在ANSIC中malloc函數(shù)返回的指針為void*(無值型)，故在調(diào)用函數(shù)時(shí)，必須利用強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換將其轉(zhuǎn)成所需的類型。上面的程序段中，調(diào)用malloc函數(shù)時(shí)括號(hào)中的*號(hào)不可少，否則就轉(zhuǎn)換成普通變量類型而不是指針類型了。在動(dòng)態(tài)申請(qǐng)存儲(chǔ)空間時(shí)，若不能確定數(shù)據(jù)類型所占字節(jié)數(shù)，可以使用sizeof運(yùn)算符來求得。例如：

pi=(int*)malloc(sizeof(int)); pf=(float*)malloc(sizeof(float));這是一種常用的形式。此時(shí)將由系統(tǒng)來計(jì)算指定類型的字節(jié)數(shù)，采用這種形式將有利于程序的移植。8.4.1malloc函數(shù)和free函數(shù)2free函數(shù)格式：free(void*ptr);功能：釋放ptr所指向的一塊內(nèi)存空間，ptr是一個(gè)任意類型的指針變量，它指向被釋放區(qū)域的首地址。被釋放區(qū)應(yīng)是由malloc或calloc函數(shù)所分配的區(qū)域。例8.11分配一塊區(qū)域，輸入一個(gè)學(xué)生數(shù)據(jù)。main(){

struct

stu{

intnum;char*name;charsex;floatscore;}*ps;

ps=(struct

stu*)malloc(sizeof(struct

stu));

ps->num=102;

ps->name="Zhangping";

ps->sex='M';

ps->score=62.5;

printf("Number=%d\nName=%s\n",ps->num,ps->name);

printf("Sex=%c\nScore=%f\n",ps->sex,ps->score);

free(ps);}運(yùn)行結(jié)