编译预处理（最终讲稿）

1、第8章 编译预处理,河南理工大学,重点、难点,本章重点： 宏定义命令 条件编译命令 文件包含命令 本章难点： 带参宏定义 条件编译,内容提要,8.1 宏定义 8.1.1 无参宏定义 8.1.2 带参宏定义 8.2 条件编译 8.3 文件包含,所谓编译预处理是指，在对源程序进行编译之前，先对源程序中的编译预处理命令进行处理；然后再将处理的结果和源程序一起进行编译，得到目标代码。 C语言提供的编译预处理命令主要有宏定义、条件编译和文件包含等三种。为了能够和一般C语句区别开来，编译预处理命令以“#”号开头。它占用一个单独的书写行，命令行末尾没有分号。,8.1 宏定义,宏定义是指将一个标识符(又称宏名

2、)定义为一个字符串(或称替换文本)。在编译预处理时，对程序中出现的所有宏名都用相应的替换文本去替换，这称为“宏替换”或“宏展开”。 在语言中，“宏定义”可分为无参宏定义和带参宏定义两种。,8.1.1 无参宏定义,无参宏定义即定义没有参数的“宏”，其一般形式为： #define 标识符 替换文本 其中#define表示该语句行是宏定义命令，“标识符”为所定义的宏名，习惯上宏名用大写字母表示；“替换文本”可以是常量、关键字、表达式、语句等任意字符串。在define、宏名和替换文本之间分别用空格隔开。 #define命令可以不包含“替换文本”，此时仅说明宏名已被定义，以后可以使用。 第2章介绍的符号

3、常量的定义就是一种无参宏定义。,例8-1 用无参宏定义计算,s=3*(y*y+3*y)+4*(y*y+3*y)+5*(y*y+3*y) #define M (y*y+3*y) main() int s,y; printf(Please input a number: ); scanf(%d, 运行情况如下： Please input a number: 4 s=336,注意,在宏定义中替换文本(y*y+3*y)两边的括号不能少，否则会产生错误。如改为以下定义： #difine M y*y+3*y 则在宏展开时将得到下述语句： s=3*y*y+3*y+4*y*y+3*y+5*y*y+3*y； 显

4、然与原题意要求不符，计算结果当然是错 的。因此在进行宏定义时必须注意，应保证 宏代换之后不发生错误。,说明,(1) 习惯上宏名用大写字母表示，以便与变量名区别开。但这并非规定，也允许使用小写字母。 (2) 用替换文本替换宏名只是一种简单的直接替换，替换文本中可以包含任意字符，系统在进行编译预处理时对它不作任何检查。 例如：#define PI 3.l415926 (编译时才报错） (3) 宏定义不是声明或执行语句，在行末不要加分号，如果加上分号则连分号也一起替换。 (4) 一个#define只能定义个宏，且一行只能定义一个宏。若需要定义多个宏就要使用多个#define，并写在多行上。,(5)

5、宏定义时如果一行写不下，可用“”续行。 例如： #define PI 3.1415926 /*正确*/ #define PI 3.1415 926 /*正确*/ (6) 宏定义原则上可以出现在源程序的任何地方，但通常写在函数之外，其作用域为从宏定义命令起到源程序文件结束。如要终止其作用域可使用#undef命令，其用法为： #undef 标识符 如：#undef PI,(7) 宏名在源程序中若用双撇号括起来，则在编译预处理时不对其作宏替换。也就是说，宏名被双撇号括起来时，仅作为一般字符串使用。 例8-2 宏替换的选择性。 #define PI 3.1415926 main() printf(PI

6、 is %9.7f.n,PI); 程序运行结果为： PI is 3.1415926.,(8) 宏定义允许嵌套，在宏定义的替换文本中可以使用已经定义过的宏名。在宏展开时层层替换。 例如： #define PI 3.1415926 #define S PI*r*r /* PI是已定义的宏名*/ 对语句： printf(%f,S); 在宏替换后变为： printf(%f,3.1415926*r*r);,例8-3 用无参宏定义表示常用的数据类型和输出格式。,#define INTEGER int #define REAL float #define P printf #define D %dn #de

7、fine F %fn main() INTEGER a=5, c=8, e=11; REAL b=3.8, d=9.7, f=21.08; P(D F,a,b); P(D F,c,d); P(D F,e,f); ,程序运行结果为： 5 3.800000 8 9.700000 11 21.080000,8.1.2 带参宏定义,带参宏定义的一般形式为： #define 宏名(形参表) 替换文本 其中，形参表由一个或多个形参组成，各形参之间用逗号隔开，替换文本中通常应包括有形参。 引用带参宏的一般形式为： 宏名(实参表) 带参宏定义展开时，先把宏引用替换为替换文本，再将替换文本中出现的形参用实参代替

8、。,例8-4 用带参宏定义求两数中的大者,#define MAX(a,b) (ab)?a:b main() int x,y,max; printf(input two numbers(x,y): ); scanf(%d,%d, 程序运行情况如下： input two numbers(x,y): 5,6 max=6,注意！,(1) 在带参宏定义中，宏名与其后的左括弧“(”之间不得有空格，否则将变为无参宏定义。 例如把： #define MAX(a,b) (ab)?a:b 写为： #define MAX (a,b) (ab)?a:b 将被认为是无参宏定义，宏名是MAX，替换文本为(a,b) (ab

9、)?a:b。 对语句：max=MAX(x,y); 进行宏替换后，将变为： max=(a,b) (ab)?a:b(x,y);这显然是错误的。,(2）在带参宏定义中，替换文本中的形参通常要用括号括起来以避免出错。,例8-5 分别引用以下宏定义，求3*F(3+2)的值。 (A) #define F(x) x*x+x (B) #define F(x) (x)*(x)+(x) (C) #define F(x) (x*x+x) (D) #define F(x) (x)*(x)+(x) 解：表达式3*F(3+2)在分别引用以上4个宏定义后，其值为： (A) 因为宏定义只作为一种简单的字符替换，所以在引用(A

10、)中的宏定义后，表达式3*F(3+2)被替换3*3+2*3+2+3+2 (B) 80。表达式3*F(3+2)被替换为：3*(3+2)*(3+2)+(3+2) (C) 48。表达式3*F(3+2)被替换为：3*(3+2*3+2+3+2) (D) 90。表达式3*F(3+2)被替换为 3*(3+2)*(3+2)+(3+2) 由此可见，使用带参数的宏定义，替换文本中的括号位置不同，可以得出不同的结果。使用时一定要仔细考虑。,(3) 宏定义也可用来定义多个语句，在宏替换时，把这些语句都替换到源程序中。,例8-6 一个宏定义代表多个语句。 #define SSSV(s1,s2,s3,v) s1=l*w;

11、 s2=l*h; s3=w*h; v=w*l*h; main() int l=3,w=4,h=5,sa,sb,sc,vv; SSSV(sa,sb,sc,vv); printf(sa=%dnsb=%dnsc=%dnvv=%dn,sa,sb,sc,vv); 程序运行结果为： sa=12 sb=15 sc=20 vv=60,带参宏定义与函数的主要区别如下：,(1) 定义方式不同。带参宏使用预处理命令#define定义；而函数使用函数定义。 (2) 参数性质不同。带参宏的参数表中的参数不必说明其类型，也不分配存储空间；而函数参数表中的参数需说明其类型并在使用时为其分配存储空间。 (3) 实现方式不同。

12、宏展开是在编译时由预处理程序完成的，不占用运行时间；而函数调用是在程序运行时进行，需占用一定的运行时间。 (4) 参数传递不同。若实参为表达式，引用带参宏时只进行简单的字符替换，不计算实参表达式的值；而函数调用时，则先计算表达式的值，然后代入形参。 (5) 返回值不同。带参宏定义无返回值；而函数有返回值。,例8-7 带参宏定义的实参是表达式的情况,#define SQ(y) (y)*(y) main() int a,sq; printf(input a number: ); scanf(%d, 程序运行情况如下： input a number: 3 sq=16,“完全展开，直接代替”,例8-8

13、 函数与带参宏定义的进一步比较,#define SQ_MACRO(y) (y)*(y) main() int i=1; printf(SQ_fun:n); while(i=5) printf(%dn,SQ_fun(i+); i=1; printf(SQ_MACRO:n); while(i=5) printf(%dn,SQ_MACRO(i+); SQ_fun(int y) return(y)*(y); ,程序运行结果为： SQ_fun: 1 4 9 16 25 SQ_MACRO: 2 12 30,8.2 条件编译,条件编译是在编译源文件之前，根据给定的条件决定编译的范围。 一般情况下，源程序中所

14、有语句都参加编译。但有时希望在满足一定条件时，编译其中的一部分语句，在不满足条件时编译另一部分语句。这就是所谓的“条件编译”。 条件编译对于程序的移植和调试是很有用的。在一套程序要产生不同的版本(如演示版本和实际版本)、避免重复定义时往往使用条件编译。,条件编译的三种形式,(1) 第一种形式： #ifdef 标识符 程序段1 #else 程序段2 #endif 功能是：如果标识符是已被#define命令定义过的宏名，就对程序段1进行编译；否则对程序段2进行编译。,#ifdef 标识符 程序段 #endif,例8-9 根据需要设置条件编译，使之能控制对一些提示信息的输出。,#define DEB

15、UG main() int a=4; #ifdef DEBUG printf(Now the programmer is debugging the program.); #else printf(a=%d.,a); #endif 程序运行结果为： Now the programmer is debugging the program. 若没有第一行的宏定义命令，程序运行后会输出： a=4.,(2) 第二种形式： #ifndef 标识符 程序段1 #else 程序段2 #endif 功能是：如果标识符未被#define命令定义过的宏名，就对程序段1进行编译；否则对程序段2进行编译。,(3) 第

16、三种形式： #if 常量表达式 程序段1 #else 程序段2 #endif 功能是：如果常量表达式的值为真（非0），就对程序段1进行编译；否则对程序段2进行编译。,例8-10 设置一个开关，判断输入值是半径还是边长，实现求圆或正方形的面积。,#define R 1 main() float c,r,s; printf (input a number:); scanf(%f, #endif ,程序运行情况如下： input a number:3 area of round is: 28.274309 若程序的第一行改为： #define R 0 则程序运行情况如下： input a numbe

17、r:3 area of square is: 9.000000,8.3 文件包含,所谓文件包含是指在一个文件中包含另一个文件的全部内容，使之成为该文件的一部分。这相当于是两个文件的合并。文件包含由文件包含命令#include来实现，其一般格式为： #include /*格式一*/ 或 #include 文件名 /*格式二*/ 其中“文件名”是指被包含的文件，称为头文件。头文件必须是文本文件，如C语言源程序文件等。头文件常以“.h”为后缀(h为head的缩写)，但也可以是“.c”或其他，甚至没有后缀也是可以的。,区别,格式一和格式二的主要区别是在存放头文件的路径上。 使用格式一时，预处理程序只在

18、系统规定的目录(include子目录)中去查找指定的头文件，若找不到，则出错，这称为标准方式。 使用格式二时，预处理程序先在当前工作目录中寻找指定的头文件，若找不到，再按标准方式去查找。,区别,一般来说，如果调用系统提供的标准库函数时使用格式一(库函数相关的头文件一般放在系统规定的目录)，以节省查找时间。 如果要包含的是用户自己编写的头文件(这种头文件往往放在当前工作目录)，则一般使用格式二。,区别,另外，格式一中只能写文件名及其后缀，不能含有其他成分，但格式二中的双撇号内可以含有路径，如： #include /*错误*/ #include C:TCF2.c /*正确*/,优点,使用文件包含的手段，可以减少重复性的劳动，有利于程序的维护和修改，同时也是“模块化”设计思想所要求的。 将那些公用的或常用的宏定义、函数原型、数据类型定义及全局变量的定义和声明等，组织在一些头文件中，在程序需要使用到这些信息时，就用#include命令把它们包含到所需的位置上去，从而免去每次使用它们时都要重新定义或声明的麻烦。,例8-11 用户头文件的编写和使用,L8_11.h文件源代码如下: #ifndef _L8_11_H #define _L8_11_H /*定义宏，以防止重复包含此头文件*/ #include #define ADD(