Linux C 预处理详解

1.预处理程序
按照ANSI标准的定义，预处理程序应该处理以下指令：
#if #ifdef #ifndef #else #elif
#endif
#define
#undef
#line
#error
#pragma
#include
显然，上述所有的12个预处理指令都以符号#开始，每条预处理指令必须独占一行。

2.#define
#define指令定义一个标识符和一个串（也就是字符集），在源程序中发现该标识符时，都用该串替换之。这种标识符称为宏名字，相应的替换称为宏代换。一般形式如下：
#define macro-name char-sequence
这种语句不用分号结尾。宏名字和串之间可以有多个空白符，但串开始后只能以新行终止。
例如：我们使用LEFT代表1，用RIGHT代表0，我们使用两个#define指令：
#define LEFT 1
#define RIGHT 0
每当在源程序中遇到LEFT或RIGHT时，编译程序都用1或0替换。
定义一个宏名字之后，可以在其他宏定义中使用,例如：
#define ONE 1
#define TWO ONE+ONE
#define THREE ONE+TWO
宏代换就是用相关的串替代标识符。因此，如果希望定义一条标准错误信息时，可以如下定义：
#define ERROR_MS “Standard error on input \n”
如果一个串长于一行，可在行尾用反斜线”\”续行，如下：
#define LONG_STRING “This is a very very long \
String that is used as an example”
我们可以用宏写函数：
[cpp] view plaincopy
  1. #define SWAP(a,b)    \  
  2. {                    \  
  3. int temp = a;        \  
  4. a = b;               \  
  5. b = temp;            \  
  6. }                    \   
这里的"\"意为这是条整语句，编译完成后，函数如果调用了SWAP(a，b)，就变成了{int temp = a; a = b;b = temp;};
宏定义函数与外部调用函数对比：
1）宏定义优点：效率高，因为函数调用涉及压栈，出栈，而宏定义函数不需要；
2）宏定义缺点：占空间，因为没有压栈和出栈，就会一直占着内存；
宏定义是空间换时间

3.#error
#error指令强制编译程序停止编译，它主要用于程序调试。#error指令的一般形式是：
#error error-message
注意，宏串error-message不用双引号包围。遇到#error指令时，错误信息被显示，可能同时还显示编译程序作者预先定义的其他内容。

4.#include
  文件包含
程序中的#include指令要求编译程序读入另一个源文件。被读入文件的名字必须用双引号(“”)或一对尖括号(<>)包围。
例如：
#include “stdio.h”
#include  <stdio.h>
都使C编译程序读入并编译头文件以用于I/O系统库函数。
包含文件中可以包含其他#include指令，称为嵌套包含。允许的最大嵌套深度随编译器而变。
文件名被双括号或尖括号包围决定了对指定文件的搜索方式：
1）文件名被尖括号包围时，搜索按编译程序作者的定义进行，一般用于搜索某些专门放置包含文件的特殊目录。
2）当文件名被双括号包围时，搜索按编译程序实时的规定进行，一般搜索当前目录。如未发现，再按尖括号包围时的办法重新搜索一次。
我们编译时也可以加入 gcc -I /home/fs/include  如果我们在当前目录里找不到"stdio.h"，就会到/home/fs/include（这是我们自己存放头文件的位置）里去搜索，如果还是搜索不到，便会到系统头文件里去查找；
通常，绝大多数程序员使用尖括号包围标准的头文件，双引号用于包围与当前程序相关的文件名。
5. 条件编译指令
若干编译指令允许程序员有选择的编译程序源代码的不同部分，这种过程称为条件编译。
5.1#if、#else、#elif #endif
条件编译指令中最常用的或许是#if,#else,#elif和#endif。这些指令允许程序员根据常数表达式的结果有条件的包围部分代码。
#if的一般形式是：
#if constant-expression
 Statement sequence
#endif
如#if后的常数表达式为真，则#if和#endif中间的代码被编译，否则忽略该代码段。#endif标记#if块的结束。
 
#else指令的作用与C语言的else相似，#if指令失败时它可以作为备选指令。例如：
[cpp] view plaincopy
  1. #include <stdio.h>   
  2. #define MAX 100  
  3.    
  4. Int main(void)  
  5. {  
  6.  #if MAX > 99  
  7.     printf(“Compiled for array greater than 99.\n”);  
  8.  #else  
  9.     printf(“Complied for small array.\n”);  
  10.  #endif  
  11.  return 0;  
  12. }  

注意，#else既是标记#if块的结束，也标记#else块的开始。因为每个#if只能写一个#endif匹配。
 
#elif指令的意思是“否则，如果”，为多重编译选择建立一条if-else-if（如果-否则-如果链）。如果#if表达式为真，该代码块被编译，不测试其他#elif表达式。否则，序列中的下一块被测试，如果成功则编译之。一般形式如下：
#if expression
 Statement sequence
#elif expression1
 Statement sequence
#elif expression2
 Statement sequence
.
.
.
#elif expression
 Statement sequence
#endif 

5.2#ifdef和#ifndef
条件编译的另一个方法是使用编译指令#ifdef和#ifndef，分别表示“如果已定义”和“如果未定义”。#ifdef的一般形式如下：

#ifdef 标识符 

Statement sequence

#endif

如果macro-name原先已经被一个#define语句定义，则编译其中的代码块。

#ifndef的一般形式是：

#ifndef 标识符

 Statement sequence

#endif

如果macro-name当前未被#define语句定义，则编译其中的代码块。
#ifdef和#ifndef都可以使用#else或#elif语句。

[cpp] view plaincopy
  1. #inlucde <stdio.h>   
  2. #define T 10  
  3.    
  4. Int main(void)  
  5. {  
  6.  #ifdef t  
  7.     printf(“Hi T\n”);  
  8.  #else  
  9.     printf(“Hi anyone\n”);  
  10.  #endif  
  11.  #ifndef M  
  12.     printf(“M Not Defined\n”);  
  13.  #endif  
  14.    
  15.  Return 0;  
  16. }  

6.#undef
#undef指令删除前面定义的宏名字。也就是说，它“不定义”宏。一般形式为：
#undef macro-name


7. #defined
除#ifdef之外，还有另外一种确定是否定义宏名字的方法，即可以将#if指令与defined编译时操作符一起使用。defined操作符的一般形式如下：
defined macro-name
如果macro-name是当前定义的，则表达式为真，否则为假。
例如，确定宏MY是否定义，可以使用下列两种预处理命令之一：
#if defined MY
或
#ifdef MY
也可以在defined之前加上感叹号”!”来反转相应的条件。例如，只有在DEBUG未定义的情况下才编译。
#if !defined DEBUG
 Printf(“Final Version!\n”);
#endif
使用defined的一个原因是，它允许由#elif语句确定的宏名字存在。


8.#line
#line指令改变__LINE__和__FILE__的内容。__LINE__和__FILE__都是编译程序中预定义的标识符。标识符__LINE__的内容是当前被编译代码行的行号，__FILE__的内容是当前被编译源文件的文件名。#line的一般形式是：
#line number “filename”
其中，number是正整数并变成__LINE__的新值；可选的“filename”是合法文件标识符并变成__FILE__的新值。#line主要用于调试和特殊应用。

9.#pragma
#pragma是编译程序实现时定义的指令，它允许由此向编译程序传入各种指令。例如，一个编译程序可能具有支持跟踪程序执行的选项，此时可以用#pragma语句选择该功能。编译程序忽略其不支持的#pragma选项。#pragma提高C源程序对编译程序的可移植性。


10. 预处理操作符#和##
有两个预处理操作符：#和##，它们可以在#define中使用。
操作符#通常称为字符串化的操作符，它把其后的串变成用双引号包围的串。例如:

[cpp] view plaincopy
  1. #include <stdio.h>   
  2. #define mkstr(s) #s  
  3. int main(void)  
  4. {  
  5.     p(mkstr(I like C));  
  6.    
  7.     Return 0;  
  8. }  

预处理程序把以下的语句：
Printf(mkstr(I like C));
变成
Printf(“I like C”);
操作符##把两个标记拼在一起，形成一个新标记。例如：

[cpp] view plaincopy
  1. #include <stdio.h>   
  2. #define concat(a,a) a##b  
  3.    
  4. int main(void)  
  5. {  
  6.  Int xy = 10;  
  7.  Printf(“%d”,concat(x,y));  
  8.  Return 0;  
  9. }  

预处理程序把以下语句：
Printf(“%d”,concat(x,y));
变成
Printf(“%d”,xy);
操作符#和##主要作用是允许预处理程序对付某些特殊情况，多数程序中并不需要。


11. 预定义宏
C规范了5个固有的预定义宏，它们是：
__LINE__
__FILE__
__DATE__
__TIME__
__STDC__
 
__LINE__和__FILE__包含正在编译的程序的行号和文件名。
__DATE__和内容形如month/day/year(月/日/年)的串，代表源文件翻译成目标码的日期。
__TIME__中的串代表源代码编译成目标码的时间，形如hour:minute:second(时：分：秒)
如果__STDC__的内容是十进制常数1，则表示编译程序的实现符合标准C。

附：
在预处理中，我们经常用到define ，这里得提到 typedef ,二者用法很相似，大家还不要搞混；具体的区别是什么呢？
1、typedef 是C语言关键字
2、define 是预处理命令
这里介绍一下typedef的应用，typedef经常被用于为另一种数据类型定义一个新名字，在数据结构中更是频繁出现
typedef <已有数据类型> <新数据类型>
下面举个例子介绍：
[cpp] view plaincopy
  1. typedef struct _node_  
  2. {  
  3.     int data;  
  4.     struct _node_ *next;  
  5. }listnode,*linklist;  
这里定义了两个新的数据类型listnode和linklist。其中listnode等价于数据类型struct _node_ 而linklist等价于stuct _node_  *;
或者，我们这样理解，上面的定义就相当于：
[cpp] view plaincopy
  1. struct _node_  
  2. {  
  3.     int data;  
  4.     struct _node_ *next;  
  5. };  
  6. typedef struct _node_ listnode;  
  7. typedef struct _node_ *linklist; 

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