C 预处理器

C 预处理器不是编译器的组成部分，但是它是编译过程中一个单独的步骤。简言之，C 预处理器只不过是一个文本替换工具而已，它们会指示编译器在实际编译之前完成所需的预处理。我们将把 C 预处理器（C Preprocessor）简写为 CPP。

所有的预处理器命令都是以井号（#）开头。它必须是第一个非空字符，为了增强可读性，预处理器指令应从第一列开始。下面列出了所有重要的预处理器指令：

指令描述
#define定义宏
#include包含一个源代码文件
#undef取消已定义的宏
#ifdef如果宏已经定义，则返回真
#ifndef如果宏没有定义，则返回真
#if如果给定条件为真，则编译下面代码
#else#if 的替代方案
#elif如果前面的 #if 给定条件不为真，当前条件为真，则编译下面代码
#endif结束一个 #if……#else 条件编译块
#error当遇到标准错误时，输出错误消息
#pragma使用标准化方法，向编译器发布特殊的命令到编译器中

预处理器实例

分析下面的实例来理解不同的指令。

  1. #define MAX_ARRAY_LENGTH 20

这个指令告诉 CPP 把所有的 MAXARRAY_LENGTH 替换为 20。使用 #define_ 定义常量来增强可读性。

  1. #include <stdio.h>
  2. #include "myheader.h"

这些指令告诉 CPP 从系统库中获取 stdio.h，并添加文本到当前的源文件中。下一行告诉 CPP 从本地目录中获取 myheader.h，并添加内容到当前的源文件中。

  1. #undef  FILE_SIZE
  2. #define FILE_SIZE 42

这个指令告诉 CPP 取消已定义的 FILE_SIZE，并定义它为 42。

  1. #ifndef MESSAGE
  2.    #define MESSAGE "You wish!"
  3. #endif

这个指令告诉 CPP 只有当 MESSAGE 未定义时，才定义 MESSAGE。

  1. #ifdef DEBUG
  2.    /* Your debugging statements here */
  3. #endif

这个指令告诉 CPP 如果定义了 DEBUG，则执行处理语句。在编译时，如果您向 gcc 编译器传递了 -DDEBUG 开关量，这个指令就非常有用。它定义了 DEBUG，您可以在编译期间随时开启或关闭调试。

预定义宏

ANSI C 定义了许多宏。在编程中您可以使用这些宏，但是不能直接修改这些预定义的宏。

宏描述
DATE当前日期，一个以 "MMM DD YYYY" 格式表示的字符常量。
TIME当前时间，一个以 "HH:MM:SS" 格式表示的字符常量。
FILE这会包含当前文件名，一个字符串常量。
LINE这会包含当前行号，一个十进制常量。
STDC当编译器以 ANSI 标准编译时，则定义为 1。

让我们来尝试下面的实例：

  1. #include <stdio.h>
  3. main()
  4. {
  5.    printf("File :%s\n", __FILE__ );
  6.    printf("Date :%s\n", __DATE__ );
  7.    printf("Time :%s\n", __TIME__ );
  8.    printf("Line :%d\n", __LINE__ );
  9.    printf("ANSI :%d\n", __STDC__ );
  11. }

当上面的代码（在文件 test.c 中）被编译和执行时，它会产生下列结果：

  1. File :test.c
  2. Date :Jun 2 2012
  3. Time :03:36:24
  4. Line :8
  5. ANSI :1

预处理器运算符

C 预处理器提供了下列的运算符来帮助您创建宏：

宏延续运算符（\）

一个宏通常写在一个单行上。但是如果宏太长，一个单行容纳不下，则使用宏延续运算符（\）。例如：

  1. #define  message_for(a, b)  \
  2.     printf(#a " and " #b ": We love you!\n")
字符串常量化运算符（#）

在宏定义中，当需要把一个宏的参数转换为字符串常量时，则使用字符串常量化运算符（#）。在宏中使用的该运算符有一个特定的参数或参数列表。例如：

  1. #include <stdio.h>
  3. #define  message_for(a, b)  \
  4.     printf(#a " and " #b ": We love you!\n")
  6. int main(void)
  7. {
  8.    message_for(Carole, Debra);
  9.    return 0;
  10. }

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

  1. Carole and Debra: We love you!
标记粘贴运算符（##）

宏定义内的标记粘贴运算符（##）会合并两个参数。它允许在宏定义中两个独立的标记被合并为一个标记。例如：

  1. #include <stdio.h>
  3. #define tokenpaster(n) printf ("token" #n " = %d", token##n)
  5. int main(void)
  6. {
  7.    int token34 = 40;
  9.    tokenpaster(34);
  10.    return 0;
  11. }

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

  1. token34 = 40

这是怎么发生的，因为这个实例会从编译器产生下列的实际输出：

  1. printf ("token34 = %d", token34);

这个实例演示了 token##n 会连接到 token34 中，在这里，我们使用了字符串常量化运算符（#）和标记粘贴运算符（##）。

defined() 运算符

预处理器 defined 运算符是用在常量表达式中的，用来确定一个标识符是否已经使用 #define 定义过。如果指定的标识符已定义，则值为真（非零）。如果指定的标识符未定义，则值为假（零）。下面的实例演示了 defined() 运算符的用法：

  1. #include <stdio.h>
  3. #if !defined (MESSAGE)
  4.    #define MESSAGE "You wish!"
  5. #endif
  7. int main(void)
  8. {
  9.    printf("Here is the message: %s\n", MESSAGE);  
  10.    return 0;
  11. }

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

  1. Here is the message: You wish!

参数化的宏

CPP 一个强大的功能是可以使用参数化的宏来模拟函数。例如，下面的代码是计算一个数的平方：

  1. int square(int x) {
  2.    return x * x;
  3. }

我们可以使用宏重写上面的代码，如下：

  1. #define square(x) ((x) * (x))

在使用带有参数的宏之前，必须使用 #define 指令定义。参数列表是括在圆括号内，且必须紧跟在宏名称的后边。宏名称和左圆括号之间不允许有空格。例如：

  1. #include <stdio.h>
  3. #define MAX(x,y) ((x) > (y) ? (x) : (y))
  5. int main(void)
  6. {
  7.    printf("Max between 20 and 10 is %d\n", MAX(10, 20));  
  8.    return 0;
  9. }

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

  1. Max between 20 and 10 is 20