《软件开发基础》-第9章

9.1学习目标通过前面内容的学习可以了解到，利用C语言进行软件开发应遵从模块化设计思想。因此，绝大多数的C语言程序是由一个主函数和若干个自定义函数组成，从而实现功能的模块化。那么，C语言如何实现库函数的引用呢？这就需要了解曾经使用过的#include命令，它是C语言开发系统的“编译预处理命令”。编译预处理是在正式编译开始之前要做的工作。编译预处理命令不是C语言的语句，行尾不允许使用分号。凡是由#开始的命令都是编译预处理命令，尽管编译预处理命令有许多种，但却有着相同的应用规则。那么，究竟C语言提供了哪些编译预处理命令呢？它们都有什么样的特点呢？这就是本章将要学习的内容。返回9.2文件包含文件包含的一般格式为：#include

<文件名>或者：#include

"文件名"命令：include功能：把指定包含的文件插入该命令行位置来取代该命令行，从而把指定包含的文件和当前的源程序文件连成一个源文件。说明：文件包含编译预处理命令必须以符号#开始。下一页返回9.2文件包含文件：多数是头文件，以.h为扩展名。一般有两类，一类是C语言开发系统提供的，存放于系统安装文件夹下的include子文件夹中；另一类是由用户编写的自定义函数。头文件中包含许多函数的定义和宏定义，开发系统将其提供的大量函数分门别类地存放于不同的头文件中。用户也可以将自己经常使用的，但开发系统未提供的函数编写好后存入自己定义的头文件中。读者可以参阅附录四的内容。该命令一般放置在程序的最前端，一条命令只能包含一个文件，若要包含多个文件，必须用多个#include命令，且必须一行一条，行尾不允许有分号。命令与头文件之间习惯上至少设置一个空格，不设置也没错。头文件的界定符号<>和""在预处理时存在的区别如下。上一页下一页返回9.2文件包含另外，include命令的包含对象可以是任意扩展名的文本文件，因此，其应用非常灵活，但并不常用。include命令并非仅对包含文件中有用的信息进行引用，其实质是一种“嵌入”方式，是将被包含文件“嵌入”到当前文件中，读者可参阅“精选案例”。在“工资管理系统”的源代码中，文件包含命令为：#include<stdio.h> /*基本输入/输出函数包含在此*/#include<conio.h> /*getch()及getche()函数包含在此*/#include<string.h> /*字符串相关函数包含在此*/#include"windows.h" /*Sleep()函数包含在此*/上一页返回9.3宏

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义在前面章节中，还用过#define命令，这也是一条编译预处理命令，称为“宏定义”。其一般格式为：#define<标识符>[字符串]命令：define功能：用一个标识符来表示一个字符串。说明：宏定义编译预处理命令必须以符号#开始。标识符：由用户按照标识符的命名规则命名，对英文字母大小写无要求，习惯上全部用大写字母。“宏定义”命令与标识符、标识符与字符串之间至少需要一个空格，字符串内的空格作为字符串的一部分；另外，宏定义可以带参数。因此，有不带参数的宏定义和带参数的宏定义两种。下一页返回9.3宏

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义9.3.1.不带参数的宏定义例如：#definePI3.1415926#defineSTUstructstu该预处理命令的主要作用是：在进行正式编译源程序之前，将源程序中所有除字符串常量中的PI之外的标识符替换为3.1415926。因此，也称这种不带参数的宏定义为“宏替换”，这个预处理中替换的过程称为“宏展开”。不带参数的宏定义的特点如下。①可以将一个相对较长的字符序列用较短的标识符进行替换。②当源程序中大量出现相同的字符序列时，采用宏替换可以降低输入代码的失误率、提高输入效率、增加程序的可读性。上一页下一页返回9.3宏

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义③为提高程序调试效率，也往往采用宏替换命令。如：在调试循环结构时，如果循环次数很多，运算量很大，需要很长时间时，可以采用宏定义表示循环边界。④宏定义中的字符串应该理解为“字符序列”，一般不带双引号；否则双引号被视为“字符序列”的一部分，注意与字符串常量中双引号的区别。另外，除非有特殊需要，末尾也不加分号，否则也视为“字符序列”的一部分。⑤在同一作用域中定义的宏名，在宏展开时，若包含已经定义过的宏名，将被已经定义过的宏名中的字符串替换。上一页下一页返回9.3宏

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义【案例9-1】不带参数的宏定义的应用。〖分析〗①宏定义一个符号常量。②宏定义一个字符串。③宏定义一个含有C语言转义字符的字符串。④宏定义一条C语言语句。〖代码〗#include<stdio.h>#include<string.h>上一页下一页返回9.3宏

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义#defineZP45 /*宏定义一个字符常量ZP，代表45*/#defineHRY"WelcometoHandan!" /*宏定义一个C语言的字符串*/#defineHDYD"Howoldareyou?\n" /*宏定义字符序列可以有“\”字符，替换后形成转义符号*/#definePRINTprintf("IloveHandan.\n"); /*宏定义字符序列中含有引号*/main(){ charstr[]=HRY;

printf("ZP+36=%d\n",ZP+36); printf("string1=%s\n",str);上一页下一页返回9.3宏

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义printf("string2=%s\n",HDYD); PRINT}程序运行结果如图9-1所示。上一页下一页返回9.3宏

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义【案例9-2】同一作用域中宏名的替换。〖分析〗①为计算45+36的和，分别定义3个字符常量：L代表45、B代表36、S代表L+B。②为输出WelcometoHandan!，亦定义3个宏名，分别代表3个单词。在宏定义的字符序列中，如果涉及字符串与其他宏名形成新字符串时，其格式为：宏名"字符序列"或宏名

"字符序列"。〖代码〗#include<stdio.h>

#defineL45#defineB36#defineSL+B /*此处的L和B将在预处理时被上两行定义的宏名进行替换*/上一页下一页返回9.3宏

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义#defineW"Welcome" /*宏定义W代表Welcome*/#defineTW"to" /*W与to之间的空格可以不要*/#defineHT"Handan!”

main(){ printf("%d\n",S); printf("%s\n",H);}程序运行结果如图9-2所示。上一页下一页返回9.3宏

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义9.3.2.带参数的宏定义其一般格式为：#define<标识符(参数表)><字符串>命令：define说明：“标识符(参数表)”中的小括号不能省略，且与标识符之间不能有空格存在。标识符：由用户按照标识符的命名规则命名，英文字母大小写无要求，习惯上用大写英文字母。字符串：包含括号中指定的参数，否则参数表失去作用。在宏定义时，宏名可以带有参数。在进行宏展开时，每当遇到该宏名时，与其有关的参数即用程序中的实际参数所替换。这种带参数的宏定义经常用于简化源程序中的表达式。上一页下一页返回9.3宏

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义【案例9-3】利用带有一个参数的宏定义，计算圆面积。〖分析〗①在圆面积的计算中，半径的不同决定了圆面积的不同，因此，将半径r确定为宏定义的可变参数。②当为r赋值为1.2和2.6时，计算圆面积并输出结果。〖代码〗#include<stdio.h>

#definePI3.1415926#defineS(r)PI*r*r /*带参数的宏定义，习惯上参数用小写字母*/上一页下一页返回9.3宏

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义main(){ floatr; r=1.2; printf("r=%f\tArea=%f\n",r,S(r)); r=2.6; printf("r=%f\tArea=%f\n",r,S(r));}程序运行结果如图9-3所示。〖说明〗输出语句在预处理时，被宏展开为“printf("r=%f\tArea=%f\n",r,3.1415926*r*r);”之后，编译系统才对源程序进行编译。上一页下一页返回9.3宏

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义【案例9-4】利用带有两个参数的宏定义，计算矩形面积。〖分析〗①在矩形面积的计算中，长与宽的变化影响着矩形的面积。因此，将矩形的长length与宽width确定为宏定义的参数。

②当为length和width分别赋值为4和3、45和36时，计算矩形的面积并输出结果。〖代码〗#include<stdio.h>

#defineS(a,b)a*bmain(){ floatlength=4,width=3;上一页下一页返回9.3宏

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义printf(“length=%5.2f\twidth=%5.2f\tArea=%7.2f\n”,length,width,S(length,width)); length=45,width=36; printf(“length=%5.2f\twidth=%5.2f\tArea=%7.2f\n”,length,width,S(length,width));}程序运行结果如图9-4所示。上一页下一页返回9.3宏

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义〖说明〗输出语句在预处理时，被宏展开为“printf(“length=%5.2f\twidth=%5.2f\tArea=%7.2f\n”,length,width,length*width);”之后，编译系统才对源程序进行编译。通过以上两个案例可知，带参数的宏定义也是在宏展开的过程中进行宏替换。但有了参数的存在，读者在应用时一定要注意宏展开后程序代码功能的正确性，如【案例9-5】所示。【案例9-5】使用带有一个参数的宏定义，计算圆面积。〖分析〗当为r赋值为1.2时调用S(r)和调用S(0.6+0.6)，分别计算圆面积并输出结果。上一页下一页返回9.3宏

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义〖代码〗#include<stdio.h>

#definePI3.1415926#defineS(r)PI*r*rmain(){ floatr=1.2; printf(“r=%f\tArea=%f\n”,r,S(r)); printf(“r=%f\tArea=%f\n”,r,S(0.6+0.6));}上一页下一页返回9.3宏

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义程序运行结果如图9-5所示。在半径r同为1.2时，为什么会出现不同的结果呢？〖说明〗①第一条输出语句在预处理时，被宏展开为如下内容。printf(“r=%f\tArea=%f\n”,r,3.1415926*r*r);②第一条输出语句在预处理时，被宏展开为如下内容。printf(“r=%f\tArea=%f\n”,r,3.1415926*0.6+0.6*1.6+0.6);③如果希望S(0.6+0.6)在宏展开之后，不会影响程序的正确性，应该定义为：#defineS(r)PI*(r)*(r)上一页下一页返回9.3宏

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义读者可以自行测试。通过【案例9-5】可知，在应用带参数的宏的时候，宏定义字符串时可以使用括号，在某些情况下甚至是必须使用括号才能保证程序的正确性。初学者在学习自定义带参数的函数和带参数的宏时，容易将两者混淆，下面对带参数的宏定义和带参数的函数之间的区别加以分析。①书写格式不同：带参的宏必须以#define开始，行尾无分号；函数声明语句行尾有分号；宏定义的位置一般在预处理命令之后、main()函数之前；函数定义位置通常在main()之后。②参数要求不同：带参的宏中的参数无数据类型要求，而函数的形参则要求定义类型。上一页下一页返回9.3宏

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义③作用时间不同：带参的宏是编译预处理命令，是在编译之前进行的宏展开，而函数是在程序编译成功，并链接成可执行文件后，在程序运行期间被调用后才起作用。④工作原理不同：带参的宏中的参数如果是表达式，在预处理阶段仅实现宏展开工作，并不对展开的表达式进行运算，宏展开不占用最终程序的运行时间，而仅占用预处理或编译时间。而函数在调用时，如果参数是表达式，则先进行计算再进行传递，调用函数时占用程序运行时间。上一页返回9.4条件编译9.4.1.#ifdef…#else…#endif#ifdef标识符

程序块1#else

程序块2#endif这一组命令所实现的功能是：如果标识符已用#define命令定义过，则编译程序块1，否则编译程序块2。下一页返回9.4条件编译可以没有#else程序块2，即：#ifdef标识符

程序块#endif如果标识符已被#define命令定义过，则编译程序块，否则该程序块不被编译。上一页下一页返回9.4条件编译9..4.2.#ifndef…#else…#endif#ifndef标识符

程序块1#else

程序块2#endif与第一种格式类似，只是将#ifdef改为#ifndef，预处理时正好相反，如果标识符未曾被#define定义，则编译程序块1，否则编译程序块2。也可以没有#else程序块2。上一页下一页返回9.4条件编译9..4.3.#if…#else…#endif#if常量表达式

程序块1#else

程序块2#endif此预处理命令的功能是：如果常量表达式为真，则编译程序块1，否则编译程序块2，同样允许无#else程序块2。形式上看以上3种条件编译命令与C语言if-else语句非常相似，其工作原理也比较相像，但本质是有区别的：条件编译命令使得源程序在编译时，并非全部代码都被编译，而是有选择地进行编译。选择语句if-else中所有代码都将被编译，其在运行时才进行选择。上一页下一页返回9.4条件编译【案例9-6】条件编译。根据标识符FLAG是否定义，决定编译源程序中哪条输出语句，从而输出WelcometoHandan!，或输出IloveHandan.。〖代码〗#include<stdio.h>#defineFLAGset

main(){#ifdefFLAG /*判断FLAG是否曾被#define*/ printf(“WelcometoHandan!\n”);#else printf(“IloveHandan!\n”);上一页下一页返回9.4条件编译#endif}程序运行结果如图9-6所示。〖说明〗①由于FLAG在程序前部进行了定义：“#defineFLAGset”，所以，源程序在预处理后，只将第一条输出语句进行编译，而放弃编译第二条语句。②FLAG在宏定义时指定了字符串set，set本身对本程序的预处理没有起作用。实质上，即使在宏定义FLAG时不指定字符串，结果也是一样的，可以理解为FLAG被定义为空，但事实上是已经定义了。③如果将“#defineFLAGset”从程序中删除或注释掉，编译程序将放弃第一条输出语句，而仅对第二条输出语句进行编译，程序运行后将输出“IloveHandan”.。上一页下一页返回9.4条件编译【案例9-7】条件编译。根据常量表达式的值，决定编译源程序的哪条输出语句，从而输出Howareyou?，或输出Howdoyoudo?。〖代码〗#include<stdio.h>main(){#if5+6-11 printf(“Howareyou?\n”);#else printf(“Howdoyoudo?\n”);#endif}程序运行结果如图9-7所示。上一页返回9.5知识扩展在工业控制领域的应用软件的开发中，将会大量使用#define，例如对单片机端口等进行宏定义。开发人员会选择将大量的宏定义保存在某个头文件中，并将其包含在当前程序中，从而使源程序代码可读性提高，程序也显得简练。如以下“串行驱动LED显示”的头文件中，定义了一系列的宏。/*宏定义*/

#definenul0xf#defineqc0xc……下一页返回9.5知识扩展#defineqj0x12#defineqn0x13……#defineqlf0x22#defineqlg0x23#defineqldp0x24上一页返回9.6精选案例【案例9-8】在C:盘根文件夹下创建一个a.c文件，内容如下。voidprint(){ printf(“WelcometoHandan!\n”);}创建一个C语言源程序9-8.c，将文件a.c包含进来，编译链接后运行程序并输出结果。〖分析〗①预处理命令的文件包含命令中的文件名支持路径表达，命令应为：#include“c:\a.c”。②为说明问题，main()函数仅调用print()。下一页返回9.6精选案例〖代码〗#include<stdio.h>#include“c:\a.c”main(){ print();}程序运行结果如图9-8所示。上一页下一页返回9.6精选案例〖说明〗①#include命令中的文件可以是任意扩展名的文件，只要其内容是文本，且符合C语言规则，并与当前源程序能够共同完成某种功能即可。②将命令#include的作用理解为将某个文件“嵌入”到当前文件更加准确，如果将命令行#include“c:\a.c”移到print()之后的任何位置，将无法通过编译。这是因为预处理后的print()定义的位置在其被引用之后。当然，认为#include命令存在作用域，也是正确的。【案例9-9】学生食堂套餐。输入拼音缩写，输出客人所点套餐名称，提供4元套餐、5元套餐、9元套餐。〖分析〗①宏定义3种套餐的标识符，标识符由3种套餐的拼音缩写构成。②定义一个字符数组，用于接收用户所点套餐的拼音缩写。③判断用户输入字符串，输出相应套餐名称。上一页下一页返回9.6精选案例〖代码〗#include<stdio.h>#include“string.h”

#definesytc“4元套餐”#definewytc“5元套餐”#definejytc“9元套餐”上一页下一页返回9.6精选案例main(){ charstr[30]; printf(“售饭窗口：\n\t您要什么套餐？”); scanf(“%s”,str); if(!strcmp(str,”sytc”)) printf(“\t好嘞，%s一份！\n”,sytc); elseif(!strcmp(str,”wytc”)) printf(“\t好嘞，%s一份！\n”,wytc); elseif(!strcmp(str,”jytc”)) printf(“\t好嘞，%s一份！\n”,jytc); elseprintf(“\t对不起，我们没有！\n”);}程序运行结果如图9-9所示。