C 前處理器

C 前處理器

C 前處理器不是編譯器的組成部分，但是它是編譯過程中一個單獨的步驟。簡言之，C 前處理器只不過是一個文字替換工具而已，它們會指示編譯器在實際編譯之前完成所需的預處理。我們將把 C 前處理器（C Preprocessor）簡寫為 CPP。

所有的前處理器命令都是以井號（#）開頭。它必須是第一個非空字元，為了增強可讀性，前處理器指令應從第一列開始。下面列出了所有重要的前處理器指令：

指令描述
#define定義巨集
#include包含一個原始碼檔案
#undef取消已定義的巨集
#ifdef如果巨集已經定義，則返回真
#ifndef如果巨集沒有定義，則返回真
#if如果給定條件為真，則編譯下面程式碼
#else#if 的替代方案
#elif如果前面的 #if 給定條件不為真，當前條件為真，則編譯下面程式碼
#endif結束一個 #if……#else 條件編譯塊
#error當遇到標準錯誤時，輸出錯誤訊息
#pragma使用標準化方法，向編譯器釋出特殊的命令到編譯器中

前處理器例項

分析下面的例項來理解不同的指令。

#define MAX_ARRAY_LENGTH 20

這個指令告訴 CPP 把所有的 MAX_ARRAY_LENGTH 替換為 20。使用 #define 定義常量來增強可讀性。

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

這些指令告訴 CPP 從系統庫中獲取 stdio.h，並新增文字到當前的原始檔中。下一行告訴 CPP 從本地目錄中獲取 myheader.h，並新增內容到當前的原始檔中。

#undef  FILE_SIZE
#define FILE_SIZE 42

這個指令告訴 CPP 取消已定義的 FILE_SIZE，並定義它為 42。

#ifndef MESSAGE
   #define MESSAGE "You wish!"
#endif

這個指令告訴 CPP 只有當 MESSAGE 未定義時，才定義 MESSAGE。

#ifdef DEBUG
   /* Your debugging statements here */
#endif

這個指令告訴 CPP 如果定義了 DEBUG，則執行處理語句。在編譯時，如果您向 gcc 編譯器傳遞了 -DDEBUG 開關量，這個指令就非常有用。它定義了 DEBUG，您可以在編譯期間隨時開啟或關閉除錯。

預定義巨集

ANSI C 定義了許多巨集。在程式設計中您可以使用這些巨集，但是不能直接修改這些預定義的巨集。

巨集描述
__DATE__當前日期，一個以 "MMM DD YYYY" 格式表示的字元常量。
__TIME__當前時間，一個以 "HH:MM:SS" 格式表示的字元常量。
__FILE__這會包含當前檔名，一個字串常量。
__LINE__這會包含當前行號，一個十進位制常量。
__STDC__當編譯器以 ANSI 標準編譯時，則定義為 1。

讓我們來嘗試下面的例項：

#include <stdio.h>

main()
{
   printf("File :%s\n", __FILE__ );
   printf("Date :%s\n", __DATE__ );
   printf("Time :%s\n", __TIME__ );
   printf("Line :%d\n", __LINE__ );
   printf("ANSI :%d\n", __STDC__ );

}

當上面的程式碼（在檔案 test.c 中）被編譯和執行時，它會產生下列結果：

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

前處理器運算子

C 前處理器提供了下列的運算子來幫助您建立巨集：

巨集延續運算子（\）

一個巨集通常寫在一個單行上。但是如果巨集太長，一個單行容納不下，則使用巨集延續運算子（\）。例如：

#define  message_for(a, b)  \
    printf(#a " and " #b ": We love you!\n")
字串常量化運算子（#）

在巨集定義中，當需要把一個巨集的引數轉換為字串常量時，則使用字串常量化運算子（#）。在巨集中使用的該運算子有一個特定的引數或引數列表。例如：

#include <stdio.h>

#define  message_for(a, b)  \
    printf(#a " and " #b ": We love you!\n")

int main(void)
{
   message_for(Carole, Debra);
   return 0;
}

當上面的程式碼被編譯和執行時，它會產生下列結果：

Carole and Debra: We love you!
標記貼上運算子（##）

巨集定義內的標記貼上運算子（##）會合並兩個引數。它允許在巨集定義中兩個獨立的標記被合併為一個標記。例如：

#include <stdio.h>

#define tokenpaster(n) printf ("token" #n " = %d", token##n)

int main(void)
{
   int token34 = 40;
   
   tokenpaster(34);
   return 0;
}

當上面的程式碼被編譯和執行時，它會產生下列結果：

token34 = 40

這是怎麼發生的，因為這個例項會從編譯器產生下列的實際輸出：

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

這個例項演示了 token##n 會連線到 token34 中，在這裡，我們使用了字串常量化運算子（#）和標記貼上運算子（##）。

defined() 運算子

前處理器 defined 運算子是用在常量表達式中的，用來確定一個識別符號是否已經使用 #define 定義過。如果指定的識別符號已定義，則值為真（非零）。如果指定的識別符號未定義，則值為假（零）。下面的例項演示了 defined() 運算子的用法：

#include <stdio.h>

#if !defined (MESSAGE)
   #define MESSAGE "You wish!"
#endif

int main(void)
{
   printf("Here is the message: %s\n", MESSAGE);  
   return 0;
}

當上面的程式碼被編譯和執行時，它會產生下列結果：

Here is the message: You wish!

引數化的巨集

CPP 一個強大的功能是可以使用引數化的巨集來模擬函式。例如，下面的程式碼是計算一個數的平方：

int square(int x) {
   return x * x;
}

我們可以使用巨集重寫上面的程式碼，如下：

#define square(x) ((x) * (x))

在使用帶有引數的巨集之前，必須使用 #define 指令定義。引數列表是括在圓括號內，且必須緊跟在巨集名稱的後邊。巨集名稱和左圓括號之間不允許有空格。例如：

#include <stdio.h>

#define MAX(x,y) ((x) > (y) ? (x) : (y))

int main(void)
{
   printf("Max between 20 and 10 is %d\n", MAX(10, 20));  
   return 0;
}

當上面的程式碼被編譯和執行時，它會產生下列結果：

Max between 20 and 10 is 20