【C语言终章】预处理详解（上）
当你看到了这里时，首先要恭喜你！因为这里就是C语言的最后一站了，你的编程大能旅途也将从此站开始，为坚持不懈的你鼓个掌吧！
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🌼文章目录🌼
1. 预定义符号
2. #define定义常量
3. #denfine定义宏
4. 带用副作用的宏参数
5. 宏替换的规则
6. 宏和函数的对比
7. #和##
7.1 #运算符
7.2 ## 运算符
1. 预定义符号
在C语言中的预处理阶段，会处理预定义符号，而C语言中设置了一些预定义符号，我们可以直接使用：
1 __FILE__ //当前文件的路径
2 __LINE__ //当前的行号
3 __DATE__ //当前程序编译瞬间的日期
4 __TIME__ //当前程序编译瞬间的时间
5 __STDC__ //如果编译器遵循ANSI C，其值为1，否则未定义
举个例子：
在VS编译器中就不遵循ANSI C，因此报错。
2. #define定义常量
#define name //名称 stuff //定义后的值
例如：
1 #define MAX 100 //定义MAX为100
2 #define reg register //为 register 这个关键字创建一个简短的名字
3 #define do_forever for(;;) //为死循环创建一个名字
4 #define CASE break;case //在写case语句时自动把 break 加上
//如果define定义的语句过长，可以用续行符分成几行写
5 #define DEBUG_PRINTF printf("file :%s\tline:%d\t\
date:%s\ttime::%s\n",\
__FILE__,__LINE__, \ //续行符
__DATE__,__TIME__)
问：在#define定义标识符时，后续需不需要加上;?
答：加上纯属多余，有时还会带来不好的后果
例如：
这里我们在 100 加上了 ; ，在打印时直接报错了，这是为什么？
因为MAX 是100；因此，在printf中它是这样的：
1 printf("%d\n",100;);
在里面多了一个；这显然是错误的语法。
3. #denfine定义宏
#define机制包括了一个规定，允许把参数直接原样替换到文本中，这种实现通常就称之为宏（macro）或者定义宏（define macro）。
下面是宏的声明方式：
1 #define name(parament-list) stuff //parament-list 参数列表
注：括号必须和name紧挨着，如果中间有空格，参数列表就会被视为stuff的一部分
举个例子：
1 #define SQUARE(x) x*x
这个宏接收一个参数x，如果你在程序中写下 SQUARE(5)，那么这个宏最终就会被预处理器给替换为 5*5。
注：这个宏存在一个问题，下面来看一段代码
根据我们以往的知识，这段代码最后输出的应当是 36，因为在函数中，这里传过去的值应当是6，然后计算的就是6*6。下面来看输出结果：
可以看到，这里输出的居然是 11 ，这是为什么呢？原因就是上面说的原样替换：
像这样原样替换进去后，表达式就变成了 5+1*5+1，因此计算的结果就是11，那如何解决这个问题呢？很简单，只需要在定义时加上括号即可：
1 #define SQUARE(x) (x)*(x)
这里还有一个宏定义：
1 #define ADD(x) (x)+(x)
这个宏定义也是有着和上面一样的问题：
这里我们本意是想输出120，但这里却输出了66，还是原样替换的原因：
4. 带用副作用的宏参数
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。
1 x+1; //并没有改变x本身的值，不带有副作用
2 x++; //改变了x本身的值，带有副作用
下面来看一段代码：
思考一下上面的代码输出的是什么。
可以看到，最后输出时，a和b的值都被改变了，这也是上面所说的原样替换：
5. 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：
① 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，他们首先被替换，例如：
② 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。
③ 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，那么就重复上述过程
例如：
注意：
① 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，因为宏无法递归。
② 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，例如：
6. 宏和函数的对比
宏通常被用于执行简单的运算，比如在两个数中找出较大的数就可以用下面的宏：
1 #define MAX(a,b) (a)>(b)?(a):(b)
那为什么不用函数来完成这个任务呢？
有两点原因：
① 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机工作所需要的时间更多。所以宏在执行简单运算时在规模和速度方面都要优于函数。
② 更为重要的是函数的参数不能以类型的形式传递，所以函数只适合在类型合适的表达式上用。但是宏可以，因为宏所做到的是原样替换，因此在传参是宏并不会在乎你传的是什么，它会直接把你传的参数给替换进宏中，例如：
前面说了和函数相比宏的优势，接下来讲讲和函数相比宏的劣势：
① 每次使用宏的时候，一份宏定义的代码将插入到程序中。除非定义的宏比较短，否则可能大幅增加程序的长度。
② 由于宏只是一条代码指令，一次性就完成了好几条甚至更多的代码指令，因此，宏是没法进行调试的。
③ 宏由于类型无关，因此也就不够严谨
④ 宏可能会带来运算符优先级的问题（比如 5.宏替换规则 中的），导致程序的可能会出错。
7. #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。注：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"。
下面来看一段代码：
当我们想用宏来实现这一段代码时应该如何做到呢？
我们可能会想到这种方法：
1 #define PRINT(a) printf("the value of a is %d\n",a)
显然，上面这种方法是行不通的，因为预处理器不会扫描字符串常量中的内容，因此，printf中的a并不会被替换，那么这时候就需要我们用到#运算符了：
这里使用#运算符将a字符串化，变为字符串字面量，这也预处理器就可以扫描a并将其替换。
7.2 ## 运算符
##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。
注：这样的连接必须产生一个合法的标识符。否则其结果是未定义的。
这里我们想想，在我们想要求两个数中的较大值时，使用函数的话，比较不同类型的数就得实现不同的函数，比如：
显然，这样写起来太麻烦了，现在我们学习了宏定义之后，可以试着写一下宏：
在实际的开发过程中##使用的很少，因此很难举例出形象贴切的例子。
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