预处理指令详解（C语言）_预处理命令行

前言

使编译器执行预处理操作的代码被称为预处理指令，本文介绍常见的预处理指令的实际用法。

一、预处理符号

预处理符号是C语言内置的符号，是可以直接使用的。

其中，若遵顼ANSI C，则__STDC__ 为1，否则未定义。

二、#define

1）定义标识符

#define可以用来定义标识符，其语法为：#define name stuff，经过预处理后，stuff会被直接替换为name。

若stuff的内若过长，可在句末加上\续行符号，像这样：

#include<stdio.h>
#define Piccaso "Pablo,Diego,José\
Francisco,de,Paula,Juan,Nepomuceno\
,María,de,los,Remedios,Cipriano,de\
,la,Santísima,Trinidad,Ruiz,y,Picasso"
int main()
{
	printf("%s", Piccaso);
	return 0;
}
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示例1： 数值替换

int main()
{
	int a = 100;
	return 0;
}
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示例2： 循环替换

#include<stdio.h>
int main()
{
	while(1)
	{
		printf("A");
	}
	return 0;
}
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运行代码，将会在屏幕上死循环地打印A。

示例3： 分支替换

int main()
{
	int input = 0;
	switch (input)
	{
	case 1:
		break; 
	case 2:
		break; 
	case 3:
	}
	return 0;
}
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2）宏定义

#define允许有参数的文本替换，这种操作通常称为宏，其语法为：#define name(list) stuff，其中，list是由逗号隔开的符号表，符号有可能出现在stuff中。

示例1：

int main()
{
	printf("%d", 5+5);
	return 0;
}
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示例2：

int main()
{
	printf("%d", 10*double(5+1));
	return 0;
}
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因为#define的功能只是替换，若要利用宏定义实现快捷的函数操作，最好的方法是在宏定义时多加括号，以便于达到整体求值的效果，像这样：#define double(x) (x)+(x)。

注意： 由于宏是直接替换，因此传参时严禁使用自增，自减，传参时使用，替换后依然会再次执行，会导致不可预测的后果。

3）字符串转换符#

字符串有自动连接的特点，例如运行以下这段代码：

#include<stdio.h>
int main()
{
	printf("123" "456");
	return 0;
}
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效果图：

字符串转换符#就是利用这个特性，它可以将宏定义中传入的参数，替换为字符串格式。

#include<stdio.h>
#define sum(x) printf("the val of "#x" is %d",x)
int main()
{
	int a = 10;
	sum(a);
	return 0;
}
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在上述代码中，#号将a直接转化为字符串，随后三个字符串拼接在一起。

效果图：

利用该方法可以只传参一次实现值和名同时打印。

4）片段链接符##

在宏定义时，片段连接符##可以实现将两个符号连接在一起，使其成为一个符号，前提是这个合成的符号必须已经被定义。

#include<stdio.h>
#define double(x) sum##x*=2
int main()
{
	int sum1 = 1;
	int sum2 = 1;
	int sum3 = 1;
	double(1);
	printf("%d %d %d", sum1, sum2, sum3);
	return 0;
}
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在上述代码中，##会把sum和参数x连接在一起，当我们传入1经过预处理后，等效于：sum1*=2 。

效果图：

5）宏定义VS函数

宏定义的优势：

• 宏定义的执行速度远远超过函数，当执行简单的计算时，更适合使用宏定义。
• 宏定义传参时没有类型检测，可以将任意的数据传入。
• 宏定义是直接替换，可以传入各种各样的符号，实现许许多多函数做不到的功能。（可以传入类型、传入函数、传入语句等等）

宏定义的劣势：

1. 宏定义不能调试、不能递归，因此宏定义只适合做简单的计算。
2. 宏定义是直接替换，因此相邻操作符的优先级很有可能产生不期望的顺序，因此要尽可能带括号。
3. 宏定义传参没有类型检测，因此不够严谨。

6）命名公约

以下几条公约，必须遵守

1. 宏定义的名必须全部大写。
2. 函数名不可以全部大写。

三、#undef

#undef宏定义删除，可以在函数内部使用！

被删除后的标识就不能再使用了。

四、命令行编译

指在VScode或Linux等用命令行执行编译的环境下，可以在编译时对变量进行赋值。

五、条件编译

在写程序时，有些代码是为了查看某个部分是否正确而写的的调试代码。

删除很可惜，但又不想让其编译，此时就可以使用选择性编译。

但实质上使用if语句或直接注释会更加方便，但在C语言内置的头文件中，为了节约时间经常使用条件编译。

1）常量表达式判断

#if 常量表达式
//...
#endif
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常量表达式为真，则中间的语句编译；
常量表达式为假，则中间的语句不编译。

此外，也可以写成多分支的表达式条件编译。

int main()
{
#if 0
	printf("111");
#elif 1
	printf("222");
#else 0
	printf("333");
#endif
	return 0;
}
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效果图：

2）是否定义判断

判断某个符号是否被定义，只要被定义，就编译中间的语句，无论其被定义为什么。

#include<stdio.h>
#define MAX
int main()
{
#if defined(MAX)//或#ifdef MAX
	printf("111");
#endif

	return 0;
}
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或判断某个符号是否没定义，没定义则编译。

#include<stdio.h>
#define MAX
int main()
{
#if !defined(MAX)//或#ifndef MAX
	printf("111");
#endif

	return 0;
}
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3）嵌套判断

条件编译是可以互相嵌套的。

#include<stdio.h>
#define DEBUG 
int main()
{
	#ifdef DEBUG
#if 1
	printf("111");
#elif 0
	printf("222");
#endif
#endif 

	return 0;
}
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如上述代码是在是否定义判断中嵌套常量表达式判断。

效果图：

六、头文件的包含

1）双引号与尖括号

对于#include来说，后面的文件有两种引用方法：

1. 双引号，优先在本地文件寻找，找不到再去标准库中寻找，都没有则报错。
2. 尖括号，直接在标准库中寻找，找不到则报错。

所有的头文件在包含时都可以使用双引号，但为了速度和区别位置，建议自己写的头文件用双引号，标准库中的用尖括号。

2）头文件的嵌套包含

可以将许许多多的头文件都包含在一个自己创建的头文件中，最后只需要在其他的源文件中包含该自己创建的头文件即可，像这样：

3）头文件重复包含解决方法

在写多人合作的大型项目时，每个程序员可能都要包含一次公用的头文件，当他们写的代码汇总时，这个头文件可能会被包含多次。

因此，我们使用条件编译来解决这个问题。

#if !defined(TIME)
#define TIME 
//...
//...   //在这里实现各种函数
//...
#endif
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假设上述代码为head.h，当我们第一次包含head.h时，由于TIME没有被定义，因此会定义一个TIME，同时编译里面的函数。

当我们第二次包含head.h时，因为TIME被定义过了，即使head.h里面的内容被拷贝到源文件中，也不会进行编译，从而加快了速度。

注意： 在头文件开头加入#pragma once即可一键实现上述效果，不必冗杂的代码，但仅限于自己写的头文件，标准库的头文件已经帮你加完了。

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感谢您的阅读与耐心~