微信公众平台网站开发,wordpress menu 插件,百度怎么添加店铺地址,网站建设7个主要流程图预处理详解 前言一、预定义符号1.1 __FILE__1.2__LINE__1.3 __DATE__1.4__TIME__1.5__STDC__ 二、 #define定义常量三、 #define定义宏四、 带有副作用的宏参数五、 宏替换的规则六、宏函数的对比七、 #和##7.1 #运算符7.2 ##运算符 八、 命名约定九、 #undef十、命令行定义十一… 预处理详解 前言一、预定义符号1.1 __FILE__1.2__LINE__1.3 __DATE__1.4__TIME__1.5__STDC__ 二、 #define定义常量三、 #define定义宏四、 带有副作用的宏参数五、 宏替换的规则六、宏函数的对比七、 #和##7.1 #运算符7.2 ##运算符 八、 命名约定九、 #undef十、命令行定义十一、条件编译十二、头文件的包含12.1 头文件被包含的方式12.1.1 本地文件包含12.1.2 库文件包含 12.2 嵌套文件包含 十三、 其他预处理指令#error#pragma#line 前言
C语言预处理是C语言编译过程的一个阶段它在编译之前对源代码进行一系列的处理操作包括宏替换、文件包含、条件编译等最终生成经过预处理的代码然后再进行编译。
C语言预处理的主要功能有 宏替换通过使用#define定义宏可以将一段代码或表达式抽象成一个标识符在编译时将标识符替换成对应的代码或表达式。 文件包含通过使用#include指令可以将其他文件的内容包含到当前文件中方便代码的组织和复用。 条件编译通过使用#ifdef、#ifndef、#endif、#if、#elif、#else等指令可以根据条件编译开关的设置决定是否编译某段代码从而实现不同平台或配置下的代码选择。 编译器指令通过使用#pragma指令可以向编译器发出一些特殊的命令控制编译过程的行为。
C语言预处理的工作原理如下 预处理器扫描源文件遇到以#开头的指令时按照指令的要求进行处理。 对于宏替换指令预处理器将标识符替换成对应的代码或表达式。 对于文件包含指令预处理器将被包含文件的内容复制到当前文件中。 对于条件编译指令预处理器根据条件编译开关的设置决定是否编译某段代码。 对于编译器指令预处理器将其直接传递给编译器。 预处理完成后生成经过预处理的代码进入下一阶段的编译。
需要注意的是预处理器只是对源代码进行替换、复制等简单的文本处理操作并不进行语法检查和语义分析。因此在使用预处理器时需要谨慎避免产生预期之外的结果。 一、预定义符号
C语言设置了一些预定义符号可以直接使用预定义符号也是在预处理期间处理的。
__FILE__ //进行编译的源文件
__LINE__ //文件当前的行号
__DATE__ //文件被编译的日期
__TIME__ //文件被编译的时间
__STDC__ //如果编译器遵循ANSI C其值为1否则未定义 举个例子
printf(file:%s line:%d\n, __FILE__, __LINE__);1.1 __FILE__
FILE 是一个特殊的预定义常量在 PHP 中表示当前文件的路径和文件名。当需要获取当前文件的路径和文件名时可以使用这个常量。
在进行编译的源文件中使用 FILE 会返回当前源文件的路径和文件名。例如如果源文件的路径和文件名为/var/www/html/index.php那么 FILE 将返回字符串/var/www/html/index.php。
1.2__LINE__
在 C 语言中__LINE__ 是一个特殊的预处理器宏用于获取当前代码行的行号。
__LINE__ 宏可以在程序中使用它会在编译时被替换为当前代码行的行号。这个宏在调试和错误排查中非常有用可以帮助开发人员快速定位代码中的问题。
示例代码
#include stdio.hint main() {printf(当前行号%d\n, __LINE__);return 0;
}在上面的例子中__LINE__ 宏被用于输出当前行号到控制台。编译并运行该程序输出结果为当前行号的值。
1.3 __DATE__
在C语言中__DATE__ 是一个特殊的预处理器宏用于获取当前编译的日期字符串。
__DATE__ 宏可以在程序中使用它会在编译时被替换为一个字符串表示编译源文件时的日期。这个宏的字符串格式是 “MMM DD YYYY”其中 MMM 表示月份的缩写例如 Jan、Feb、Mar 等DD 表示日期YYYY 表示年份。
示例代码
#include stdio.hint main() {printf(编译日期: %s\n, __DATE__);return 0;
}以上代码会输出当前编译的日期字符串例如 “Jan 01 2022”。注意这个日期是编译时的日期而不是运行时的日期。每次编译程序时__DATE__ 宏的值会自动更新为当前的日期。
1.4__TIME__
在C语言中__TIME__ 是一个特殊的预处理器宏用于获取当前编译的时间字符串。
__TIME__ 宏可以在程序中使用它会在编译时被替换为一个字符串表示编译源文件时的时间。这个宏的字符串格式是 “HH:MM:SS”其中 HH 表示小时24小时制MM 表示分钟SS 表示秒。
示例代码
#include stdio.hint main() {printf(编译时间: %s\n, __TIME__);return 0;
}以上代码会输出当前编译的时间字符串例如 “12:34:56”。注意这个时间是编译时的时间而不是运行时的时间。每次编译程序时__TIME__ 宏的值会自动更新为当前的时间。
1.5__STDC__
STDC 是 C 语言中的一个预定义宏用于表示当前编译器是否符合 ANSI C 标准。当编译器符合 ANSI C 标准时它会定义 STDC 宏其值常为 1。编写 C 代码时可以使用该宏来判断编译器是否符合 ANSI C 标准从而使用标准的 C 语言特性。
例如有些编译器可能支持非标准的 C 语言扩展当编写需要兼容 ANSI C 的代码时可以使用条件编译来控制是否使用这些扩展。下面是一个示例
#include stdio.hint main() {
#ifdef __STDC__printf(This compiler follows the ANSI C standard.\n);
#elseprintf(This compiler does not follow the ANSI C standard.\n);
#endifreturn 0;
}在这个示例中如果编译器符合 ANSI C 标准则会输出This compiler follows the ANSI C standard.如果编译器不符合 ANSI C 标准则会输出This compiler does not follow the ANSI C standard.。
二、 #define定义常量
基本语法
#define name stuff举个例子
#define MAX 1000
#define reg register //为 register这个关键字创建一个简短的名字
#define do_forever for(;;) //用更形象的符号来替换一种实现
#define CASE break;case //在写case语句的时候自动把 break写上。
// 如果定义的 stuff过长可以分成几行写除了最后一行外每行的后面都加一个反斜杠(续行符)。
#define DEBUG_PRINT printf(file:%s\tline:%d\t \date:%s\ttime:%s\n ,\__FILE__,__LINE__ , \__DATE__,__TIME__ ) 思考在define定义标识符的时候要不要在最后加上 ; ?
比如
#define MAX 1000;
#define MAX 1000建议不要加上 ; ,加上的话更容易导致问题。
比如下面的场景
if(condition)max MAX;
elsemax 0;如果是加了分号的情况等替换后if和else之间就是2条语句而没有大括号的时候if后边只能有一条语句。这里会出现语法错误。
三、 #define定义宏
#define机制包括了一个规定允许把参数替换到文本中这种实现通常称为宏macro或定义宏define macro。
下面是宏的申明方式
#define name( parament-list ) stuff其中的 parament-list 是一个由逗号隔开的符号表它们可能出现在stuff中。
注意
参数列表的左括号必须与name紧邻如果两者之间有任何空白存在参数列表就会被解释为stuff的一部分。
举例
#define SQUARE( x ) x * x这个宏接收一个参数 x .如果在上述声明之后你把 SQUARE( 5 ); 置于程序中预处理器就会用下面这个表达式替换上面的表达式 5 * 5
警告
这个宏存在一个问题
观察下面的代码段
int a 5;
printf(%d\n ,SQUARE( a 1) );乍一看你可能觉得这段代码将打印36事实上它将打印11为什么呢
替换文本时参数x被替换成a 1,所以这条语句实际上变成了
printf (%d\n,a 1 * a 1 );这样就比较清晰了由替换产生的表达式并没有按照预想的次序进行求值。
在宏定义上加上两个括号这个问题便轻松的解决了
#define SQUARE(x) (x) * (x)这样预处理之后就产生了预期的效果
printf (%d\n,(a 1) * (a 1) );这里还有一个宏定义
#define DOUBLE(x) (x) (x)定义中我们使用了括号想避免之前的问题但是这个宏可能会出现新的错误。
int a 5;
printf(%d\n ,10 * DOUBLE(a));这将打印什么值呢看上去好像打印100但事实上打印的是55.
我们发现替换之后
printf (%d\n,10 * (5) (5));乘法运算先于宏定义的加法所以出现了 55
这个问题的解决办法是在宏定义表达式两边加上一对括号就可以了。
#define DOUBLE( x) ( ( x ) ( x ) )提示
所以用于对数值表达式进行求值的宏定义都应该用这种方式加上括号避免在使用宏时由于参数中的操作符或邻近操作符之间不可预料的相互作用。
四、 带有副作用的宏参数
当宏参数在宏的定义中出现超过一次的时候如果参数带有副作用那么你在使用这个宏的时候就可能出现危险导致不可预测的后果。副作用就是表达式求值的时候出现的永久性效果。
例如
x1;//不带副作用
x;//带有副作用MAX宏可以证明具有副作用的参数所引起的问题。
#define MAX(a, b) ( (a) (b) ? (a) : (b) )
...
x 5;
y 8;
z MAX(x, y);
printf(x%d y%d z%d\n, x, y, z);//输出的结果是什么这里我们得知道预处理器处理之后的结果是什么
z ( (x) (y) ? (x) : (y));所以输出的结果是x6 y10 z9
五、 宏替换的规则
在程序中扩展#define定义符号和宏时需要涉及几个步骤。
在调用宏时首先对参数进行检查看看是否包含任何由#define定义的符号。如果是它们首先被替换。替换文本随后被插入到程序中原来文本的位置。对于宏参数名被他们的值所替换。最后再次对结果文件进行扫描看看它是否包含任何由#define定义的符号。如果是就重复上述处理过程。
注意
宏参数和#define定义中可以出现其他#define定义的符号。但是对于宏不能出现递归。当预处理器搜索#define定义的符号的时候字符串常量的内容并不被搜索。
六、宏函数的对比
宏通常被应用于执行简单的运算。
比如在两个数中找出较大的一个时写成下面的宏更有优势一些。
#define MAX(a, b) ((a)(b)?(a):(b))那为什么不用函数来完成这个任务
原因有二
用于调用函数和从函数返回的代码可能比实际执行这个小型计算工作所需要的时间更多。所以宏比函数在程序的规模和速度方面更胜一筹。更为重要的是函数的参数必须声明为特定的类型。所以函数只能在类型合适的表达式上使用。反之这个宏怎可以适用于整形、长整型、浮点型等可以用于 来比较的类型。宏是类型无关的。
和函数相比宏的劣势
每次使用宏的时候一份宏定义的代码将插入到程序中。除非宏比较短否则可能大幅度增加程序的长度。宏是没法调试的。宏由于类型无关也就不够严谨。宏可能会带来运算符优先级的问题导致程容易出现错。
宏有时候可以做函数做不到的事情。比如宏的参数可以出现类型但是函数做不到。
#define MALLOC(num, type)\(type )malloc(num sizeof(type))...//使用MALLOC(10, int);//类型作为参数 //预处理器替换之后 (int )malloc(10 sizeof(int));宏和函数的一个对比
属性#define定义宏函数代码长度每次使用时宏代码都会被插入程序中。除了非常小的宏之外程序的长度会大幅度增长函数代码只出现于一个地方每次使用函数的时候都会调用那个地方的同一个代码执行速度更快存在函数的调用和返回的额外开销所以会相对慢一些操作符优先级宏参数的求值是在所有周围表达式的上下文环境里除非加上括号否则临近操作符的优先级可能会产生不可预料的后果所以建议宏在书写的时候多些括号。函数参数只在函数调用的时候才开始求值并将结果值传递给函数。表达式的结果更容易预测带有副作用的参数参数可能被替换到宏体中的多个位置如果宏的参数被多次计算带有副作用的参数求值可能会产生不可预料的结果。函数参数只在传参的时候求值一次结果更容易控制参数类型宏的参数与类型无关只要对参数的操作是合法的它就可以使用于任何参数类型函数的参数是与类型有关的如果类型不同就需要不同的函数即使他们执行的任务是不同的调试宏是不方便调试的函数是可以逐语句调试的递归宏是不能递归的函数是可以递归的
七、 #和##
7.1 #运算符
#运算符将宏的一个参数转换为字符串字面量。它仅允许出现在带参数的宏的替换列表中。
#运算符所执行的操作可以理解为”字符串化“。
当我们有一个变量 int a 10; 的时候我们想打印出 the value of a is 10 .
就可以写
#define PRINT(n) printf(the value of #n is %d, n);当我们按照下面的方式调用的时候 PRINT(a);//当我们把a替换到宏的体内时就出现了#a而#a就是转换为a
代码就会被处理成 printf(the value of a is %d, a);运行代码就能在屏幕上打印
the value of a is 107.2 ##运算符
## 可以把位于它两边的符号合成一个符号它允许宏定义从分离的文本片段创建标识符。
## 被称为记号粘合
这样的连接必须产生一个合法的标识符。否则其结果就是未定义的。
这里我们想想写一个函数求2个数的较大值的时候不同的数据类型就得写不同的函数。
比如
int int_max(int x, int y)
{return xy?x:y;
}
float float_max(float x, float y)
{return xyx:y;
}但是这样写起来太繁琐了现在我们这样写代码试试
//宏定义
#define GENERIC_MAX(type) \
type type##_max(type x, type y)\
{ \return (xy?x:y); \
}使用宏定义不同函数
GENERIC_MAX(int) //替换到宏体内后int##_max 生成了新的符号 int_max做函数名
GENERIC_MAX(float) //替换到宏体内后float##_max 生成了新的符号 float_max做函数名
int main()
{//调用函数 int m int_max(2, 3);printf(%d\n, m);float fm float_max(3.5f, 4.5f);printf(%f\n, fm);return 0;
}输出
3
4.500000在实际开发过程中##使用的很少很难取出非常贴切的例子。
八、 命名约定
一般来讲函数的宏的使用语法很相似。所以语言本身没法帮我们区分二者。
那我们平时的一个习惯是
把宏名全部大写函数名不要全部大写
九、 #undef
这条指令用于移除一个宏定义。
#undef NAME
//如果现存的一个名字需要被重新定义那么它的旧名字首先要被移除。十、命令行定义
许多C 的编译器提供了一种能力允许在命令行中定义符号。用于启动编译过程。
例如当我们根据同一个源文件要编译出一个程序的不同版本的时候这个特性有点用处。假定某个程序中声明了一个某个长度的数组如果机器内存有限我们需要一个很小的数组但是另外一个机器内存大些我们需要一个数组能够大些。
#include stdio.h
int main()
{int array [ARRAY_SIZE];int i 0;for(i 0; i ARRAY_SIZE; i ){array[i] i;}for(i 0; i ARRAY_SIZE; i ){printf(%d ,array[i]);}printf(\n );return 0;
}编译指令
//linux 环境演⽰
gcc -D ARRAY_SIZE10 programe.c十一、条件编译
在编译一个程序的时候我们如果要将一条语句一组语句编译或者放弃是很方便的。因为我们有条件编译指令。
比如说 调试性的代码删除可惜保留又碍事所以我们可以选择性的编译。
#include stdio.h
#define __DEBUG__
int main()
{int i 0;int arr[10] {0};for(i0; i10; i){arr[i] i;#ifdef __DEBUG__printf(%d\n, arr[i]);//为了观察数组是否赋值成功。 #endif //__DEBUG__}return 0;
}常见的条件编译指令
1.
#if 常量表达式//...
#endif
//常量表达式由预处理器求值。
如
#define __DEBUG__ 1
#if __DEBUG__//..
#endif2.多个分支的条件编译
#if 常量表达式//...
#elif 常量表达式//...
#else//...
#endif3.判断是否被定义
#if defined(symbol)
#ifdef symbol
#if !defined(symbol)
#ifndef symbol
4.嵌套指令
#if defined(OS_UNIX)#ifdef OPTION1unix_version_option1();#endif#ifdef OPTION2unix_version_option2();#endif
#elif defined(OS_MSDOS)#ifdef OPTION2msdos_version_option2();#endif
#endif十二、头文件的包含
12.1 头文件被包含的方式
12.1.1 本地文件包含
#include filename查找策略先在源文件所在目录下查找如果该头文件未找到编译器就像查找库函数头文件一样在标准位置查找头文件。
如果找不到就提示编译错误。
Linux环境的标准头文件的路径
/usr/includeVS环境的标准头文件的路径
C:\Program Files (x86)\Microsoft Visual Studio 12.0\VC\include注意按照自己的安装路径去找
12.1.2 库文件包含
#include filename.h查找头文件直接去标准路径下去查找如果找不到就提示编译错误。
这样是不是可以说对于库文件也可以使用 的形式包含
答案是肯定的可以但是这样做查找的效率就低些当然这样也不容易区分是库文件还是本地文件了。
12.2 嵌套文件包含
我们已经知道 #include 指令可以使另外一个文件被编译。就像它实际出现于 #include 指令的地方一样。
这种替换的方式很简单预处理器先删除这条指令并用包含文件的内容替换。
一个头文件被包含10次那就实际被编译10次如果重复包含对编译的压力就比较大。
test.c
#include test.h
#include test.h
#include test.h
#include test.h
#include test.h
int main()
{return 0;
}test.h
void test();
struct Stu
{int id;char name[20];
};如果直接这样写test.c文件中将test.h包含5次那么test.h文件的内容将会被拷贝5份在test.c中。
如果test.h文件比较大这样预处理后代码量会剧增。如果工程比较大有公共使用的头文件被大家都能使用又不做任何的处理那么后果真的不堪设想。
如何解决头文件被重复引入的问题答案条件编译。
每个头文件的开头写
#ifndef __TEST_H__
#define __TEST_H__
//头文件的内容
#endif //__TEST_H__或者
#pragma once就可以避免头文件的重复引入。 注
推荐《高质量C/C编程指南》中附录的考试试卷很重要。
笔试题
头文件中的ifndef/define/endif是干什么用的?#include filename.h 和 #include “filename.h
十三、 其他预处理指令
#error
#pragma
#line
#pragma pack()在结构体部分介绍。#error
在 C 语言中#error 是一个预处理指令用于在编译时产生一个错误消息并停止编译。
#error 指令后面可以跟上一个字符串常量作为错误消息当编译器遇到 #error 指令时会输出该错误消息并停止编译。
下面是一个示例
#include stdio.h#ifndef __STDC__
#error This code requires an ANSI C compiler.
#endifint main() {printf(Hello, World!\n);return 0;
}在这个示例中#ifndef __STDC__ 检查编译器是否符合 ANSI C 标准如果不符合就通过 #error 输出错误消息并停止编译。
编译器在遇到 #error 指令时会显示以下错误消息并停止编译
main.c: In function main:
main.c:5:2: error: #error This code requires an ANSI C compiler.5 | #error This code requires an ANSI C compiler.| ^~~~~通过使用 #error 可以在编译时做一些约束条件的检查确保代码在符合特定条件下才能编译。
#pragma
在 C 语言中#pragma 是一个预处理指令用于向编译器发送特定的指示或控制命令。
#pragma 指令用于提供与编译器或特定环境相关的一些指令它通常是与特定的编译器或操作系统相关的不同的编译器可能会支持不同的 #pragma 指令。
下面是一些常见的 #pragma 指令用法 #pragma once用于确保头文件只被包含一次可以在头文件的开头使用该指令。 #pragma once#pragma pack用于指定结构体的内存对齐方式可以指定对齐字节数。 #pragma pack(4)
struct MyStruct {int a;char b;
};
#pragma pack()#pragma message用于在编译时输出一条自定义的消息。 #pragma message(This is a custom message)#pragma warning用于控制编译器的警告信息输出。 #pragma warning(disable: 1234) // 禁用特定警告
#pragma warning(push) // 保存当前警告状态
#pragma warning(disable: 5678) // 禁用另一个特定警告
// 一些需要禁用警告的代码
#pragma warning(pop) // 恢复之前的警告状态注意#pragma 指令的具体用法和支持的指令会因编译器和操作系统而异。在使用 #pragma 指令时应查阅对应编译器的文档以了解具体用法和支持情况。
#line
#line 是 C 语言中的一个预处理指令用于修改编译器生成的行号和文件名。
#line 指令的一般语法是
#line [行号] [文件名]
其中行号和文件名都是可选的参数。如果只指定行号则编译器将设置当前行号为指定的行号。如果只指定文件名则编译器将设置当前文件名为指定的文件名。如果同时指定行号和文件名则编译器将设置当前行号和文件名为指定的值。
下面是一个示例
#line 10 myfile.c上述示例中编译器将当前行号设置为 10当前文件名设置为 “myfile.c”。
#line 指令通常用于调试和错误报告中可以帮助开发人员更好地跟踪代码的执行过程或报告错误时准确指示错误位置。
需要注意的是#line 指令的有效范围通常只在它出现之后的部分。也就是说如果在某处使用了 #line 指令修改了行号或文件名那么该指令之前的代码将不受影响。
