第8章預(yù)處理命令

第8章預(yù)處理命令本章概述本章的學(xué)習(xí)目標(biāo)主要內(nèi)容本章概述介紹宏定義的兩種形式，介紹文件包含的使用方法,介紹條件編譯的概念。第8章預(yù)處理命令本章的學(xué)習(xí)目標(biāo):

本章教學(xué)目的：掌握宏定義的兩種形式，掌握文件包含的使用方法了解條件編譯的概念。

本章教學(xué)重點(diǎn)：宏定義的兩種形式，文件包含的使用方法。

本章教學(xué)難點(diǎn)：帶參數(shù)的宏定義。第8章預(yù)處理命令第8章預(yù)處理命令8.1宏定義8.2“文件包含”處理8.3條件編譯8.4本章小結(jié)主要內(nèi)容:

編譯預(yù)處理是指一些行首以#開頭的特殊語句，必須在對程序進(jìn)行通常的編譯之前，先對程序中這些特殊的命令進(jìn)行“預(yù)處理”，即根據(jù)預(yù)處理命令對程序作相應(yīng)的處理（例如，若程序中用#define命令定義了一個符號常量A，則在預(yù)處理時將程序中所有的A都置換為指定的字符串）。

經(jīng)過預(yù)處理后程序不再包括預(yù)處理命令了，最后再由編譯程序?qū)︻A(yù)處理后的源程序進(jìn)行通常的編譯處理，得到可供執(zhí)行的目標(biāo)代碼。

C語言與其它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。第8章預(yù)處理命令C提供的預(yù)處理功能主要有以下三種：

宏定義、文件包含和條件編譯它們分別用宏定義命令、文件包含命令和條件編譯命令來實(shí)現(xiàn)。為了與一般C語句相區(qū)別，這些命令以符號“?！遍_頭。8.1宏定義

宏定義指的是用#define定義的命令行，有不帶參數(shù)和帶參數(shù)兩種形式。

8.1.1不帶參數(shù)的宏定義

不帶參數(shù)的宏定義的一般形式為：

#define標(biāo)識符

字符串

含義是用指定的宏名（即標(biāo)識符）來代表其后字符串。

例如：

#defineSIZE10000

#definePI3.1415926

#defineFORMAT“%d，%d，%d\n”作用是指用標(biāo)識符SIZE來代替字符串“10000”，用標(biāo)識符PI來代替字符串“3.1415926”，用標(biāo)識符FORMAT來代替字符串“

“%d，%d，%d\n”

”，

在編譯預(yù)處理時，將程序中在該命令以后出現(xiàn)的所有的SIZE用10000代替、PI用3.1415926代替、FORMAT用“%d，%d，%d\n”代替。這種方法使用戶能以一個簡單的名字代替一個長的字符串，可以減小重復(fù)編程工作量，而且不容易出錯。

把定義時所用的標(biāo)識符稱為“宏名”，即SIZE、PI和FORMAT都是宏名。在預(yù)編譯時將宏名替換成字符串的過程稱為“宏展開”。

注意：

宏名習(xí)慣用大寫字母表示。定義宏與定義變量含義不同，宏定義只是作字符替換，并不給宏名分配內(nèi)存空間。

例8.1使用宏來計(jì)算若干個數(shù)組元素的和。

#include<stdio.h>#defineSIZE100intmain(){inti,sum=0;intdata[SIZE]；for(i=0;i<SIZE;i++)

{scanf(“%d”，&data[i])；

sum=sum+data[i];

}printf(“sum=%d\n”,sum);return0;}運(yùn)行此程序可計(jì)算100個數(shù)組元素值的總和。對宏定義的說明：

(1)定義宏的目的是提高程序的可讀性和通用性，便于程序的修改。例如若要把例8.1中數(shù)組data的元素個數(shù)改變?yōu)?00，則只要將“#defineSIZE100”改為“#defineSIZE200”即可，程序中的其它語句均不用修改。

(2)不要在宏定義的行末加分號，因?yàn)楹甓x不是C語句，加分號后，會將分號也作為字符串的組成部分，宏展開后可能出現(xiàn)錯誤。

(3)宏定義可以出現(xiàn)在程序的任何位置，一般位于文件開頭，寫在函數(shù)的外面。宏名的有效范圍是從定義處到本源文件結(jié)束。可以用#undef命令終止宏定義的作用域。例如：

#definePI3.1415926

intmain()

{…

#undefPI

…

}

由于#undef的作用，使PI的作用范圍在#undef行處終止。若在#undefPI之后再出現(xiàn)PI，則是無效的。

(4)宏定義是用宏名代替一個字符串，凡在宏定義有效范圍內(nèi)的宏名都用該字符串代替，但要注意：雙引號內(nèi)的與宏名相同的字符串不認(rèn)為是宏名，不進(jìn)行替換。例如：

#defineYES1

…

printf(“YES”);

程序?qū)@示YES，而不是1。

(5)可以引用前面已經(jīng)定義的宏名來定義新的宏，例如：

＃defineI130

＃defineI260

＃defineJI1+I2

＃defineKJ*2+J/2+I2這里J引用了I1和I2，K引用了J和I2。

注意K展開是：30+60*2+30+60/2+60，

不要以為是：(30+60)*2+(30+60)/2+60。

除非前面的定義是：＃defineJ(I1+I2)。8.1.2帶參數(shù)的宏定義

帶參數(shù)的宏定義的一般形式為：

#define標(biāo)識符(形參表)字符串

帶參數(shù)的宏展開時，還要進(jìn)行參數(shù)替換。宏定義中形參表中的形參，在程序中將用實(shí)參替換。例如：

#definePI3.14159

#defineV(r)4*PI*r*r*r/3

V(r)為帶參數(shù)的宏，例如在程序中使用V(6)時，是用6代替宏定義中的形式參數(shù)r，V(6)展開為：4*3.14159*6*6*6/3，這是用來計(jì)算半徑為6的球的體積。

例8.2使用帶參數(shù)的宏計(jì)算梯形面積。

#include<stdio.h>

#defineS(a,b,h)(a+b)*h/2

intmain()

{intc1=6，c2=8，c3=10；

printf(“S=%d\n”，S(c1,c2,c3))；

return0;

}S(c1,c2,c3)展開為：(c1+c2)*c3/2。程序?qū)嶋H執(zhí)行的是下面的輸出語句：printf(“S=%d\n”，(c1+c2)*c3/2)；

如果將上面的S(c1,c2,c3)換成S(6,c2,2+8)，運(yùn)行程序后，輸出結(jié)果還是70嗎？

在使用帶參數(shù)的宏定義時，宏名和括號之間不能有空格，否則系統(tǒng)會把括號、形參和字符串認(rèn)為是一個字符串。

例如，如果有

＃defineS(x,y)x*y

會被認(rèn)為：

S是符號常量（不帶參的宏名），它代表字符串“(x,y)x*y”。

上面介紹的用帶參數(shù)的宏求球的體積和梯形的面積等問題顯然也可以用函數(shù)解決。

帶參數(shù)的宏和函數(shù)在形式上有相似的地方，但是它們有許多不同點(diǎn)：

(1)宏展開是在編譯時進(jìn)行的，不占用程序運(yùn)行時間，在展開時并不分配內(nèi)存單元，即使是帶參數(shù)的宏也不分配內(nèi)存單元；而函數(shù)調(diào)用則是在程序運(yùn)行時進(jìn)行處理的，占用程序運(yùn)行時間，要為形參分配臨時的內(nèi)存單元。

(2)宏展開只是替換；而函數(shù)調(diào)用時，要計(jì)算實(shí)參表達(dá)式的值后傳遞給形參，不是替換。函數(shù)調(diào)用時存在著從實(shí)參向形參傳遞數(shù)據(jù)的過程，而使用帶參數(shù)的宏，也不存在傳遞數(shù)據(jù)的過程。

(3)宏名以及它的參數(shù)都不存在類型問題，展開時用指定的字符串替換即可。而函數(shù)中的實(shí)參和形參都要定義類型。

(4)宏展開后對源程序長度有影響，而函數(shù)調(diào)用對源程序長度無影響。

有些問題，用宏和函數(shù)都可以，如下例：用函數(shù)：max(intx,inty){return(x>y)?x:y;}main(){inta,b,c,d,t;……t=max(a+b,c+d);……}用宏：#defineMAX(x,y)(x)>(y)?(x):(y)main(){inta,b,c,d,t;……t=MAX(a+b,c+d);……}

賦值語句展開后為

t=(a+b)>(c+d)?(a+b):(c+d);8.2“文件包含”處理

C語言提供了#include命令用來實(shí)現(xiàn)“文件包含”的操作。作用是將一個源文件的全部內(nèi)容包含進(jìn)另一個源文件中來。被包含的文件可以是C語言源文件、庫函數(shù)頭文件等。因?yàn)?include命令行通常都放在文件的開頭，所以這些被包含的文件通常被稱為“標(biāo)題文件”或“頭文件”，常以“.h”（h為head的縮寫）為文件的擴(kuò)展名。當(dāng)然也可以用其他文件擴(kuò)展名，但無論用什么擴(kuò)展名，這個被包含文件必須是文本文件。

C集成環(huán)境為用戶提供了很多庫函數(shù)，每一個庫函數(shù)都有自己對應(yīng)的頭文件，在C語言庫函數(shù)與用戶程序之間進(jìn)行信息通信時，要使用一些庫函數(shù)中定義的數(shù)據(jù)和變量，在使用某一庫函數(shù)時，都要在程序中使用#include命令將該函數(shù)所對應(yīng)的頭文件包含進(jìn)來，否則，程序在編譯時報(bào)錯。

文件包含的使用格式為：＃include“文件名”

或

＃include＜文件名＞

其中的“文件名”和<文件名>的區(qū)別是：當(dāng)使用“文件名”

形式時，預(yù)處理程序首先檢索當(dāng)前文件目錄是否有該文件，如果沒有，再檢索C編譯系統(tǒng)中指定的目錄；而使用<文件名>形式時，預(yù)處理程序直接檢索C編譯系統(tǒng)指定的目錄。使用“文件名”形式時，文件名的前面可添加路徑。例如：#include“d:\tc\include\stdio.h”

常用的標(biāo)準(zhǔn)庫頭文件的擴(kuò)展名都是h，如：#include<stdio.h>/*標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出函數(shù)文件*/#include<string.h>/*字符串函數(shù)文件*/#include<ctype.h>/*字符函數(shù)文件*/#include<math.h>/*數(shù)學(xué)函數(shù)庫文件*/

“文件包含”命令可以節(jié)省程序設(shè)計(jì)人員的勞動。例如，可以將經(jīng)常使用一組固定的符號常量(g=9.81,pi=3.1415926,e=2.718等等)用宏定義命令組成一個文件，只要用#include命令這個文件包含到自己所寫的源文件中即可。正確的使用#include語句，將會減少不必要的重復(fù)工作，提高編程效率。特別是在一個軟件開發(fā)小組共同協(xié)作開發(fā)大型軟件時，include文件十分有用，利用它可以定義程序中共同的常量、函數(shù)原型、宏等，這樣可以便于修改且不易出錯。例8.3編制如下內(nèi)容的被包含文件，該文件名為bj.h。#defineSWAP(x,y)t=x;x=y;y=t#defineMAX(x,y)x>y?x:y#defineNUM1(x,y)(x+y)/2#defineNUM2(x,y)sqrt(x+y)編寫另一個程序file.c，內(nèi)容如下：#include<stdio.h>#include<math.h>#include"bj.h"intmain(){floatt,x=567,y=123;printf("x=%f,y=%f\n",x,y);SWAP(x,y);printf("x=%f,y=%f\n",x,y);printf("x與y的最大值是%f\n",MAX(x,y));printf("x與y的算數(shù)平均值是%f\n",NUM1(x,y));printf("x與y的幾何平均值是%f\n",NUM2(x,y));return0;}執(zhí)行程序file.c，結(jié)果顯示如下：doubleMAX=500.000000longMAX=37編譯并執(zhí)行程序file.c，結(jié)果如下：x=567.000000,y=123.000000x=123.000000,y=567.000000x與y的最大值是567.000000x與y的算數(shù)平均值是345.000000x與y的幾何平均值是26.267851

注意：在編譯時并不是作為兩個文件進(jìn)行連接的，而是作為一個源程序編譯，得到一個目標(biāo)(.obj)文件。說明：

(1)如果要包含n個文件，必須用n個include命令。即一個include命令只能指定一個被包含文件。

(2)假設(shè)“wj1.c”、“wj2.c”、“wj3.c”是三個不同的文件，若在“wj1.c”有如下兩行命令：

#include<wj3.c>

#include<wj2.c>則在文件“wj1.c”中可以用“wj2.c”和“wj3.c”的內(nèi)容，在文件“wj2.c”

中可以用“wj3.c”的內(nèi)容，不必在文件“wj2.c”

中再使用“#include<wj3.c>”命令。

若在“wj1.c”

中只有“#include

<wj2.c>”

命令，而“wj1.c”中又要使用“wj3.c”的內(nèi)容，也可以讓“wj2.c”中出現(xiàn)“#include<wj3.c>”

命令。即文件包含可以嵌套使用。

例8.4分析下面程序的執(zhí)行情況。/*file.c*/#include<stdio.h>#include"myfile.txt"intmain(){fun();return0;}myfile.txt文本文件的內(nèi)容如下：voidfun(){charc;if((c=getchar())!='\n'){putchar(c);fun();}}

在編譯file.c時，預(yù)處理過程中用myfile.txt文件的文本替換file.c中的#include“myfile.txt”，因此本例程序功能是接受用戶的按鍵，直到按回車鍵為止，然后將字符序列顯示出來。8.3條件編譯有時希望當(dāng)滿足某條件時對一組語句進(jìn)行編譯，而當(dāng)條件不滿足時則編譯另一組語句，使得同一個源程序在不同的編譯條件下能夠產(chǎn)生不同的目標(biāo)代碼文件。這就是“條件編譯”。

條件編譯命令有以下3種形式：1、#ifdef標(biāo)識符

程序段1#else

程序段2#endif

作用：當(dāng)標(biāo)識符已經(jīng)被定義過(一般是用define命令定義),則對程序段1進(jìn)行編譯；否則編譯程序段2。

其中（#else程序段2）可以沒有。作用：若標(biāo)識符未被定義，則編譯程序段1；否則編譯程序段2。2、#ifndef標(biāo)識符

程