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。

预处理器指令

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

1. #define MAX_ARRAY_LENGTH 20
   

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

2. #include <stdio.h>
   #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。

3. #undef  FILE_SIZE
   #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。

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

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

5. #ifdef DEBUG
       /* 您的调试语句在这里 */
   #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 DEBUG 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。

用法参考如下：

#include <stdio.h>

int 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__);

  return 0;
}

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：

#define  message_for(a, b)  \
    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：

#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;
}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

Carole and Debra: We love you!

此外，可以使用gcc -E去查看预处理之后的结果，此例展开后的代码如下：

int main(void) {
   printf("Carole" " and " "Debra" ": We love you!\n");
   return 0;
}

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：

#include <stdio.h>

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

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

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

token34 = 40

通过 gcc -E ，可以查看到这个实例会从编译器产生下列的实际输出：

printf ("token" "34" " = %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：

#include <stdio.h>

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

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

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

Here is the message: You wish!

如果在#if !defined (MESSAGE)定义了MESSAGE，则不会再定义MESSAGE的宏定义值

#include <stdio.h>

#define MESSAGE "My wish!"

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

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

此时会输出结果：

Here is the message: My 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：

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

我们可以使用宏重写上面的代码，如下：

#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：

#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;
}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

Max between 20 and 10 is 20