C语言程序设计第10章 预处理命令

10预处理命令第章在前面各章中，我们已多次使用过以“#”号开头的预处理命令，例如，#include命令，#define命令等。几乎每个C程序都会包含预处理命令，它是C程序的重要组成部分。合理地使用预处理命令可以使程序便于阅读、修改、移植和调试，也有利于模块化程序设计。本章首先介绍了宏定义命令，然后介绍了文件包含命令，最后介绍了条件编译命令。学习目标

掌握宏定义相关内容

掌握文件包含命令的使用

了解条件编译命令的使用宏定义10.1文件包含命令10.2条件编译命令10.3常见错误分析10.4目录CONTENTSPART10.1宏定义宏定义是预处理命令的一种，它提供了一种可以替换源代码中字符串的机制。根据宏定义中是否有参数，可以将宏定义分为不带参数的宏定义和带参数的宏定义两种，下面分别进行介绍。10.1宏定义10.1.1不带参数的宏定义不带参数的宏定义比较简单，就是用一个指定的标识符来代表一个字符串。其一般形式为：#define标识符字符串其中的“#”表示这是一条预处理命令；“define”为宏定义命令；“标识符”就是“宏名”；“字符串”可以是常数、表达式、格式字符串等。例如：#definePI3.1415926它的作用是用指定标识符PI代替常量“3.1415926”。在编写源程序时，所有的3.1415926都可由PI代替，在进行预处理时，系统会将程序中所有在该命令以后出现的PI都用3.1415926代替。我们把在预处理时将宏名替换成字符串的过程称为“宏展开”。10.1宏定义10.1.1不带参数的宏定义对于宏定义，还要说明以下几点：1为了与变量相区别，宏名习惯上用大写字母表示，但也允许使用小写字母。2宏定义只是用宏名代替一个字符串，也就是只作简单的置换，不作正确性检查。例如，在上述宏定义中，将数字“1”错写成字母“l”，即“#definePI3.l4l5926”，在预处理时也照样把字母“l”代入。预处理时不作任何语法检查，只有对已被宏展开后的源程序进行编译时才会发现语法错误并报错。10.1宏定义10.1.1不带参数的宏定义5宏定义允许嵌套，在宏定义的字符串中可以使用已经定义的宏名。在宏展开时，由预处理程序层层代换。4宏定义必须写在函数之外，默认其作用域为宏定义命令起到源程序结束。3宏定义不是C语句，不需要在行末加分号。如果加上分号，则连同分号一起置换。10.1宏定义10.1.1不带参数的宏定义在宏定义中引用已定义的宏名。#include<stdio.h>#definePI3.14#defineR4#defineL2*PI*R /*PI和R是已定义的宏名*/intmain(){ printf("L=%f\n",L); /*在宏展开后为：printf("%f",2*3.14*4);*/ return0;}10.1宏定义10.1.1不带参数的宏定义程序运行结果如图所示。10.1宏定义10.1.1不带参数的宏定义7宏定义与变量定义的含义不同，宏定义不分配内存，变量定义分配内存。千万不要把宏名当做变量名使用。6对程序中用双引号括起来的字符串内的字符，即使与宏名相同，也不进行置换。例如，例10-1中的printf函数内有两个“L”字符，其中一个在双引号内的，在程序运行时没有被宏置换。10.1宏定义10.1.2带参数的宏定义Ｃ语言允许宏带有参数，带参数的宏定义一般形式为：#define宏名(参数表)字符串在宏定义中的参数称为形式参数，在宏调用中的参数称为实际参数。带参数的宏定义不是进行简单的字符串替换，还要进行参数替换，即用实参去替换形参。带参宏调用的一般形式为：宏名(实参表);用带参数的宏求矩形面积。10.1宏定义10.1.2带参数的宏定义#include<stdio.h>#defineS(a,b)a*b /*定义带参数的宏*/intmain(){ intm=3,n=4,area; area=S(m,n); /*宏调用，等价于area=m*n;*/ printf("area=%d\n",area); return0;}10.1宏定义10.1.2带参数的宏定义程序运行结果如图所示。10.1宏定义10.1.2带参数的宏定义以上定义矩形面积S，a和b为边长。在程序中用了“S(m,n)”，把m和n分别代替宏定义中的形式参数a和b，即赋值语句置换为“area=m*n;”。置换的方法是：按#define命令行中指定的字符串从左到右进行置换，用实参置换形参，保留非参数字符，如图所示。10.1宏定义10.1.2带参数的宏定义用带参数的宏求两数中较大值。#include<stdio.h>#defineMAX(a,b)(a>b)?a:b /*定义带参数的宏*/intmain(){ intx,y,max; printf("inputtwonumbers:"); scanf("%d,%d",&x,&y); max=MAX(x,y); /*宏调用，等价于max=(x>y)?x:y*/ printf("max=%d\n",max); return0;}10.1宏定义10.1.2带参数的宏定义程序运行结果如图所示。10.1宏定义10.1.2带参数的宏定义对于带参的宏定义，有以下几点需要说明：1在宏定义时，宏名与带参数的括号之间不能有空格，否则会将空格以后的字符都作为替代字符串的一部分。例如，#defineS(a,b)a*b /*S与(a,b)之间有空格*/系统会认为S是符号常量（不带参数的宏名），它代表字符串“(a,b)a*b”。2对带参数的宏的展开，只是将语句中的宏名后面括号内的实参字符串代替#define命令行中的形参。因此，宏定义时参数应加括号，同时，宏扩展时应使用括号来保护表达式中低优先级的操作符，以确保达到想要的效果。10.1宏定义10.1.2带参数的宏定义两数的乘法加法混合运算。#include<stdio.h>#defineMIX(a,b)((a)*(b)-(a)) /*定义带参数的宏*/intmain(){ intx,y,m; printf("inputtwonumbers:"); scanf("%d,%d",&x,&y); m=5*MIX(x,x+y); /*等价于5*((x)*(x+y)-(x))*/ printf("m=%d\n",m); return0;}10.1宏定义10.1.2带参数的宏定义程序运行结果如图所示。10.1宏定义10.1.2带参数的宏定义在程序中，带参数的宏的展开“5*MIX(x,x+y)”等价于5*((x)*(x+y)-(x))，因此，当输入x等于2，y等于3时，表示求5*((2)*(2+3)-(2))的值（40）。如果宏定义时参数或宏展开没有括号，都得不到想要的结果。例如，将宏定义改成“#defineMIX(a,b)a*b-a”，同样计算“m=5*MIX(x,x+y);”的值应为5*x*x+y-x，当输入x等于2，y等于3时，结果为21。3带参的宏和带参函数很相似，但本质上是不同的。①函数调用是在程序运行时进行，为形参分配临时的内存单元。而宏置换则是在预处理阶段进行，在置换时并不分配内存单元。在带参宏定义中，形式参数不分配内存单元，因而不必作类型声明。10.1宏定义10.1.2带参数的宏定义②调用函数时，先求出实参表达式的值，然后代入形参。而使用带参数的宏只是进行简单的字符替换。例如，例10-4中“m=5*MIX(x,x+y);”，在宏置换时并不求“x+y”的值，而只将实参字符“x+y”代替形参b。③函数只有一个返回值，而利用宏可以得到多个值。④宏展开会使源程序变长，而函数调用不会。⑤宏展开不占运行时间，只占预处理时间，而函数调用占用运行时间（分配内存、保留现场、值传递、返回值）。10.1宏定义10.1.3撤销宏定义命令撤销已定义的宏。#include<stdio.h>#definePI3.14159 /*利用宏定义定义符号常量PI*/voidfunction(); /*函数声明*/intmain(){ printf("%f\n",PI); /*输出PI的值*/ function(); /*函数调用*/ return0;}#undefPI /*撤销宏定义*/voidfunction() /*自定义函数*/{ printf("%f\n",PI); /*输出PI的值*/}宏定义命令#define通常写在一个文件的起始位置，这样一来，宏定义在整个文件范围内都是有效的。当然，也可以用命令#undef撤消已定义的宏，终止该宏定义的作用域。10.1宏定义10.1.3撤销宏定义命令程序编译时提示出错，错误信息如图所示。由于程序中“#undefPI”撤销了宏定义，因此，PI只在main函数中有效，在后面的function函数中无效，当function函数中输出PI的值时系统提示错误。若无“#undefPI”，则PI在main函数、function函数中都有效。PART10.2文件包含命令10.2文件包含命令几乎所有的程序都会用到文件包含命令，如：#include<stdio.h>文件包含是指一个源文件可以将另一个源文件的全部内容包含进来，即将另外的文件内容包含到本文件之中，插入到当前的位置。其一般形式为：#include<文件名> /*搜索系统头文件所在的目录（或多个目录）*/或#include"文件名" /*先搜索当前目录，然后搜索系统头文件所在的目录（或多个目录）*/在程序设计中，文件包含是很有用的。一个大的程序可以分为多个模块，由多个程序员分别编写。有些公用的符号常量或宏定义等可单独组成一个文件，在其他文件的开头用包含命令包含该文件即可。这样，可避免在每个文件开头都书写公用量，从而节省时间，并减少出错。10.2文件包含命令将例10-3的宏定义做成头文件，把它包含在用户程序中。（1）将宏定义做成头文件“10-6.h”，包含以下代码。#defineMAX(a,b)(a>b)?a:b /*定义带参数的宏*/（2）编写主文件10-6.c，包含以下代码。#include<stdio.h>#include"10-6.h" /*包含文件10-6.h*/intmain(){ intx,y,max; printf("inputtwonumbers:"); scanf("%d,%d",&x,&y); max=MAX(x,y); /*宏调用，等价于max=(x>y)?x:y*/ printf("max=%d\n",max); return0;}10.2文件包含命令编译运行10-6.c文件，程序运行结果如图所示。10.2文件包含命令在预处理时将文件“10-6.h”的内容包含到主文件“10-6.c”中（取代#include命令），得到一个新的源程序，编译系统对其进行编译，得到一个目标文件。这种常用于文件头部的被包含的文件称为“头文件”，常以“.h”为后缀（h为header的缩写），如“10-6.h”文件。当然，不用“.h”为后缀，而用“.c”为后缀或者没有后缀也是可以的，但用“.h”作后缀更能表示此文件的性质。

名师点睛（l）一个include命令只能指定一个被包含文件，若有多个文件要包含，则需用多个include命令。（2）文件包含允许嵌套，即在一个被包含的文件中又可以包含另一个文件。PART10.3条件编译命令10.3条件编译命令一般情况下，源程序中所有的行都参加编译。但有时希望其中一部分内容只在满足一定条件下才进行编译，即对一部分内容指定编译条件，这就是“条件编译”。条件编译有三种形式，下面分别进行介绍。#ifdef形式1#ifdef标识符 程序段1#else 程序段2#endif其作用是：如果标识符已被#define命令定义，则对程序段1进行编译；否则对程序段2进行编译。如果没有程序段2，此形式也可以写为：#ifdef标识符 程序段#endif10.3条件编译命令#include<stdio.h>#defineDEBUGok /*宏定义*/intmain(){#ifdefDEBUG /*如果DEBUG已经被定义*/ printf("yes\n");#else /*如果DEBUG没有被定义*/ printf("no\n");#endif return0;}条件编译，#ifdef的应用。10.3条件编译命令程序运行结果如图所示。在程序的第一行宏定义中，定义DEBUG表示字符串“ok”，其实可以为任何字符串，甚至不给出字符串，写为“#defineDEBUG”，也具有同样的意义。只有取消程序的第一行才会去编译第二个printf语句。10.3条件编译命令#ifndef形式2#ifndef标识符 程序段1#else 程序段2#endif与第一种形式的区别是将“ifdef”改为了“ifndef”。它的作用是，如果标识符未被#define命令定义，则对程序段1进行编译，否则对程序段2进行编译。这与第一种形式的功能正好相反。10.3条件编译命令#if形式3#if常量表达式 程序段1#else 程序段2#endif其作用是：判断常量表达式的值，当常量表达式的值为真（非0），则对程序段1进行编译，否则对程序段2进行编译。10.3条件编译命令#include<stdio.h>#defineR1 /*用宏定义定义符号常量R*/intmain(){ floatr,s; printf("inputanumber:"); scanf("%f",&r);#ifR /*如果R为非0值，则计算s的值并输出*/ s=3.14159*r*r; printf("areaofroundis:%f\n",s);#else /*如果R为0，则计算s的值并输出*/ s=r*r; printf("areaofsquareis:%f\n",s);#endif return0;}条件编译，#if的应用。10.3条件编译命令程序运行结果如图所示。在程序开始的宏定义中，定义R为1，因此在条件编译时，常量表达式的值为真，故计算并输出圆面积。PART10.4常见错误分析10.4常见错误分析宏定义时缺少“#”1#include<stdio.h>definePI3.14159 /*缺少“#”号*/intmain(){ printf("%f\n",PI); return0;}宏定义必须以“#”开头，如果缺少“#”，编译器就会报错。例如：10.4常见错误分析编译错误信息如图所示。原因是“define”前缺少标识符“#”号，只要添加了“#”号，此程序就能正确编译。10.4常见错误分析宏定义后面多分号2#include<stdio.h>#definePI3.14159; /*行末多了分号*/intmain(){ printf("%f\n",PI); return0;}宏定义不是C语句，不需