C Primer Plus--C预处理器和C库(1)
编译程序之前,先由预处理器检查程序(因此称为预处理器)。根据程序中使用的预处理器指令,预处理用符号缩略语所代表的内容替换程序中的缩略语。
预处理器可以根据你的请求包含其他文件,还可以让编译器处理哪些代码。预处理器不能理解C,它一般是接受一些文本并将其转换成其他文本。-- (C Primer Plus中文第五版)
graph TD;
写好的C文件 --> 编译器翻译,为预处理做准备
编译器翻译,为预处理做准备 --> 预处理器寻找肯能存在的预处理指令,开始预处理
预处理符号
明显常量 #define
#define
定义的作用域从定义出现的位置开始直到文件的结尾。
这里表明在函数里使用#define
,凡是在它定义的后面的所有函数都是可以用的:
#include <stdio.h>
void pp();
int main() {
#define FF 10
pp();
}
void pp(){
printf("FF: %d ",FF);
}
输出:
FF: 10
要时刻记住:#define
会把它之后的文件里的所有符合要求的文本替换掉。
每个#define
行由三部分组成:
- 指令自身
#define
- 缩略语,即宏(macro)
宏的名字中不允许有空格,必须遵循C变量名规则 - 替换列表或者主体(body)
预处理器在程序中发现了宏的实例后,总会用实体代替该宏。从宏变成最终的替换文本的过程称为宏展开(macro expansion)。
宏可以分两种:
- 类对象宏 object-like macro
宏用来代表值 - 类函数宏 function-like macro
外形和作用都与函数相似
#define TWO 2;
#define PX printf("X is: %d\n",x)
#define FMT "X+1 is: %d\n"
int main() {
int x =TWO;
PX;
printf(FMT,x+1);
}
输出:
X is: 2
X+1 is: 3
上面的程序其实被预处理器改成了:
int x = 2;
printf("X is: %d\n",x);
printf("X+1 is: %d\n",x+1);
//先变成int y = TWO * TWO;
int y = 2*2;
printf("y is: %d\n",y);
注意,宏展开过程中,是进行替换,并不进行计算。C编译器在编译时对所有常量表达式(只包含常量的表达式)求值,所以实际相乘过程发生在编译阶段,而不是预处理阶段。预处理器不进行计算,它只是按照指令进行文字替换操作。
宏展开过程中,会用宏的等价(即body
)来替换文本,如果宏的body
本身还含有宏的话,会继续展开这些宏。但是,双引号中的与宏缩略语一样的字符串无法被替换。
重定义常量
假设一个缩略语被定义后又在同文件中被定义,这样被称为重定义(redefinng a constant)。有的编译器会对这样提出警告,但允许重定义存在,有的则直接报错。
#define SIX 3 * 3
#define SIX 3 * 3
//上面这样的重定义会被编译器认为是重复定义,是相同的
#define SIX 3*3
//这样的重定义与上面两种是不同的
在#define
中使用参数
类函数宏的定义中,用圆括号阔气一个或多个参数,随后这些参数出现在替换部分。
#define SQUARE(X) X*X
//一个参数X
//使用
int y = SQUARE(2);
宏调用和函数调用存在着区别:
程序运行时,函数调用把参数的值传递给函数,而编译前,宏调用把参数的语言符号传递给程序,仅仅是替换字符,而不计算。
#define SQUARE(X) X*X
int main() {
int x = 2;
int y = SQUARE(x);
printf("SQUARE(x) is: %d\n",y);
printf("SQUARE(x+2) is: %d\n",SQUARE(x+2));
}
输出:
SQUARE(x) is: 4
SQUARE(x+2) is: 8
按理说square(2+2)
应该是16啊,怎么会是8呢?原来像刚才上面说的,预处理只是替换,因此SQUARE(x+2)
中的X
被x+2
替换,最后成了x+2*x+2
。*
优先级高,,因此程序运行时先计算2*x
,再加上x
和2
,也就成了8
。要想实现平方的效果,需要重新定义:
#define SQUARE(X) ((X)*(X))
即使这样定义,还是无法避免自增、自减情况下的错误:
int x = 3;
int a = SQUARE(++x);
这里替换成++x
字符后,进行了两次增量运算,最后结果肯定不是平方了。因此,在宏中不要使用增量或减量运算符。而且一定要充分的使用圆括号来保证正确的运算顺序。
在类函数宏中使用#
运算符
上面说了在引号表示的字符串无法替换掉宏参数,,但是使用#
预处理运算符,可以把传入的参量转化为文本替换到字符串里。
#define SQUARE(X) (X)*(X)
#define PF(X) printf("The square of " #X " is : %d\n",SQUARE(X))
int main() {
int x = 10;
PF(x);
PF(2+4);
}
输出:
The square of x is : 100
The square of 2+4 is : 36
在宏中使用##
运算符
##
运算符把两个语言符号组合成单个语言符号:
#define XVAR(X) x ## X
int XVAR(2) = 11;//声明了一个标识符为x2的变量
可变宏:...
和__VA_ARGS__
宏定义中参数列表的最后一个参数为省略号,预定义宏__VA_ARGS_
就可以被用在替换部分,以代表省略号省略了什么。
#define PF(X,...) printf("Result " #X " : " __VA_ARGS__)
int main() {
PF(1,"%d\n",10);
PF(2,"%d's power is %d\n",4,16);
}
输出:
Result 1 : 10
Result 2 : 4's power is 16
省略号只能代替最后的宏参数。
#define WRONG(X, ... ,Y) #X #__VA_ARGS__ #Y)//错误
这里有个有趣的现象:一般想要打印字符串,字符串都得用双引号括起来,这里不用:
#define STRING(... ) #__VA_ARGS__
int main() {
printf(STRING(abcdefg));
}
输出:
abcdefg
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