C语言入门学习预处理命令笔记.docx

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1、预处理命令.概述在前面各章中，已屡次使用过以“#”号开头的预处理命令。如包含命令#include,宏定义命 #define等。在源程序中这些命令都放在函数之外，而且一般都放在源文件的前面，它们 称为预处理局部。所谓预处理是指在进行编译的第一遍扫描(词法扫描和语法分析)之前所作的工作。预处理是 C语言的一个重要功能，它由预处理程序负责完成。当对一个源文件进行编译时，系统将自 动引用预处理程序对源程序中的预处理局部作处理，处理完毕自动进入对源程序的编译。 C语言提供了多种预处理功能，如宏定义、文件包含、条件编译等。1 .宏定义在C语言源程序中允许用一个标识符来表示一个字符串，称为“宏被定义为“宏”

2、的标 识符称为“宏名”。在编译预处理时，对程序中所有出现的“宏名”，都用宏定义中的字符串 去代换，这称为“宏代换”或“宏展开宏定义是由源程序中的宏定义命令完成的。宏代换是由预处理程序自动完成的。在c语言中，“宏”分为有参数和无参数两种。下面分别讨论这两种“宏”的定义和调用。2 .无参宏定义无参宏的宏名后不带参数。其定义的一般形式为：#define 标识符(宏名)字符串其中的表示这是一条预处理命令。但凡以开头的均为预处理命令。define”为 宏定义命令。“标识符”为所定义的宏名。“字符串”可以是常数、表达式、格式串等。 符号常量的定义就是一种无参宏定义。此外，常对程序中反复使用的表达式进行宏定

3、义。例如:#define M (y*y+3*y)它的作用是指定标识符M来代替表达式(y*y+3*y)。在编写源程序时，所有的(y*y+3*y)都 可由M代替，而对源程序作编译时，将先由预处理程序进行宏代换，即用(y*y+3*y)表达式 去置换所有的宏名M,然后再进行编译。对于宏定义还要说明以下几点：1)宏定义是用宏名来表示一个字符串，在宏展开时又以该字符串取代宏名，这只是一种简 单的代换，字符串中可以含任何字符，可以是常数，也可以是表达式，预处理程序对它不作 任何检查。如有错误，只能在编译已被宏展开后的源程序时发现。2)宏定义不是说明或语句，在行末不必加分号，如加上分号那么连分号也一起置换。3

4、)宏定义必须写在函数之外，其作用域为宏定义命令起到源程序结束。如要终止其作用域 可使用# undef命令。例如:#define PI 3.14159main()#undef PI fl()表示PI只在main函数中有效，在fl中无效。4)宏名在源程序中假设用弓I号括起来，那么预处理程序不对其作宏代换。例：#define OK 100main()(printf(OKn);printfCXn);)上例中定义宏名OK表示100,但在printf语句中OK被引号括起来，因此不作宏代换。 程序的运行结果为：OK这表示把“OK”当字符串处理。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

5、宏展开时由预处理 程序层层代换。例如：#define PI 3.1415926#define S Pl*y*y PI是已定义的宏名对语句：printf(附：S);在宏代换后变为：printf(%f,3.1415926*y*y);6)习惯上宏名用大写字母表示，以便于与变量区别。7)可用宏定义表示数据类型，应注意用宏定义表示数据类型和用typedef定义数据说明符的区别。宏定义只是简单的字符串代换，是在预处理完成的，而typedef是在编译时处理的，它不是 作简单的代换，而是对类型说明符重新命名。被命名的标识符具有类型定义说明的功能。8)对“输出格式”作宏定义，可以减少书写麻烦。下例中就采用了这种

6、方法。#define P printf#define D %dn#define F %AnmainOint a=5, c=8, e=ll;float b=3.8,d=9,7, f=21.08;P(D Fab);P(D F.c,d);P(D F.e,f);)3 .带参宏定义c语言允许宏带有参数。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。 对带参数的宏，在调用中，不仅要宏展开，而且要用实参去代换形参。带参宏定义的一般形 式为：#define宏名(形参表)字符串在字符串中含有各个形参。带参宏调用的一般形式为：宏名(实参表);例如:#define M(y) y*y+3*y 宏定义k=

7、M(5);宏调用 在宏调用时，用实参5去代替形参y,经预处理宏展开后的语句为：k=5*5+3*5 例：#define MAX(a,b) (ab) ? a : b main() int x,y,max;printf(input two numbers:);scanf(,%d%d,&x,&y);max=MAX(x,y);printf(max=%dn,max);)上例程序的第一行进行带参宏定义，用宏名MAX表示条件表达式(ab)?a:b,形参a.b均 出现在条件表达式中。程序第七行max=MAX(x,y)为宏调用，实参x,y,将代换形参a,bo 宏展开后该语句为：max=(xy)?x:y;用于计算x

8、.y中的大数。对于带参的宏定义有以下问题需要说明：1 .带参宏定义中，宏名和形参表之间不能有空格出现。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MAX代表字符串(a,b) (ab)?a:bo2 .在带参宏定义中，形式参数不分配内存单元，因此不必作类型定义。而宏调用中的实参必 须作类型说明。这是与函数中的情况不同的。在带参宏中，只是符号代换，不存在值传递的 问题。3 .在宏定义中的形参是标识符，而宏调用中的实参可以是表达式。 例：#define SQ(y) (y)*(y) main() int a

9、,sq;printf(input a number:scanf(%d,&a);sq=SQ(a+l);printf(sq=%dn,sq);上例中第一行为宏定义，形参为y0程序第七行宏调用中实参为a+L是一个表达式，在宏 展开时,用a+1代换y,再用(y)*(y)代换SQ,得到如下语句:sq=(a+l)*(a+l);这与函数的调用是不同的，函数调用时要把实参表达式的值求出来再赋予形参。而宏代换中 对实参表达式不作计算直接地照原样代换。4 .(常考)在宏定义中，字符串内的形参通常要用括号括起来以防止出错。在上例中的宏定 义中(y)*(y)表达式的y都用括号括起来，因此结果是正确的。如果去掉括号，把程

10、序改为以 下形式：#define SQ(y) y*ymain()int a,sq;printf(input a numbers ”)；scanf(%d,&a);sq=SQ(a+l);printf(sq=%dn,sq);运行结果为：input a number:3 sq=7同样输入3,但结果却是不一样的。问题在哪里呢？这是由于代换只作符号代换而不作其它 处理而造成的。宏代换后将得到以下语句：sq=a+l*a+l;由于a为3故sq的值为7O这显然与题意相违，因此参数两边的括号是不能少的。即使 在参数两边加括号还是不够的，请看下面程序：#define SQ(y) (y)*(y)main()int a

11、,sq;printf(input a number:scanf(”d”,&a);sq=160/SQ(a + l);printf(sq=%dn,sq);)本程序与前例相比，只把宏调用语句改为：sq=160/SQ(a+l);运行本程序如输入值仍为3时，希望结果为10。但实际运行的结果如下：inputanumber:3 sq=160为什么会得这样的结果呢?分析宏调用语句，在宏代换之后变为：sq=160/(a+l)*(a+l)； a为3时,由于7”和“运算符优先级和结合性相同，那么先作160/(3+1)得40,再作 40*(3+1)最后得160。为了得到正确答案应在宏定义中的整个字符串外加括号，程序修

12、改如 下：#define SQ(y) (y)*(y)main()int a,sq;printf(input a number:scanf(%d,&a);sq = 160/SQ(a + l);printf(sq=%dn,sq);以上讨论说明，对于宏定义不仅应在参数两侧加括号，也应在整个字符串外加括号。5 .带参的宏和带参函数很相似，但有本质上的不同，除上面已谈到的各点外，把同一表达 式用函数处理与用宏处理两者的结果有可能是不同的。例 1 : main()int i=l;while(i=5)printf(%dn,SQ(i+);)SQ(inty)return(y)*(y);例2 ：define SQ

13、(y) (y)*(y) main() int i=l;while(i=5)printf(%dn,SQ(i+);在例1中函数名为SQ,形参为Y,函数体表达式为(y)*(y)。在例2中宏名为SQ,形参 也为y,字符串表达式为(y)*(y)。例1的函数调用为SQ(i+),例2的宏调用为SQ(i+), 实参也是相同的。从输出结果来看，却大不相同。分析如下：在例1中，函数调用是把实参i值传给形参y后自增lo然后输出函数值。 因而要循环5次。输出15的平方值。而在例2中宏调用时，只作代换。SQ(i +)被代 换为(i+)*(i+)。在第一次循环时，由于i等于1,其计算过程为：表达式中前一个i初 值为1,然

14、后i自增1变为2,因此表达式中第2个i初值为2,两相乘的结果也为2. 然后i值再自增1,得3。在第二次循环时，i值已有初值为3,因此表达式中前一个i为 3,后一个i为4,乘积为12,然后i再自增1变为5O进入第三次循环，由于i值已为 5,所以这将是最后一次循环。计算表达式的值为5*6等于30o i值再自增1变为6,不 再满足循环条件，停止循环。从以上分析可以看出函数调用和宏调用二者在形式上相似，在本质上是完全不同的。6,宏定义也可用来定义多个语句，在宏调用时，把这些语句又代换到源程序内。看下面的 例子。【例9.11#define SSSV(sl,s2,s3,v) sl=l*w; s2=l*h;

15、 s3=w*h; v=w*l*h; main()int l=3,w=4Jh=5,sa,sb,sc,vv;SSSV(sa,sb,sc,w);printf(,sa=%dnsb=%dnsc=%dnw=%dn,sa,sb,sc,vv);)程序第一行为宏定义，用宏名SSSV表示4个赋值语句，4个形参分别为4个赋值符左 部的变量。在宏调用时，把4个语句展开并用实参代替形参。使计算结果送入实参之中。3.文件包文件包含是C预处理程序的另一个重要功能。文件包含命令行的一般形式为：#include”文件名”在前面我们已屡次用此命令包含过库函数的头文件。例如：#includestdio.h#include”math

16、.h文件包含命令的功能是把指定的文件插入该命令行位置取代该命令行，从而把指定的文件和 当前的源程序文件连成一个源文件。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 编程。有些公用的符号常量或宏定义等可单独组成一个文件，在其它文件的开头用包含命令 包含该文件即可使用。对文件包含命令还要说明以下几点：1 .包含命令中的文件名可以用双弓I号括起来，也可以用尖括号括起来。例如以下写法都是允 许的：#includestdio.h #include但是这两种形式是有区别的：使用尖括号表示在包含文件目录中去查找(包含目录是由用户 在设置环境时设置的)，而不在源文件目录去查

17、找；使用双引号那么表示首先在当前的源文件目录中查找，假设未找到才到包含目录中去查找。用户 编程时可根据自己文件所在的目录来选择某一种命令形式。2 .一个include命令只能指定一个被包含文件，假设有多个文件要包含，那么需用多个include 命令。3 .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。4 .条件编译预处理程序提供了条件编译的功能。可以按不同的条件去编译不同的程序局部，因而产生不 同的目标代码文件。这对于程序的移植和调试是很有用的。条件编译有三种形式，下面分别介绍：1 .第一种形式：#ifdef 标识符程序段1#else程序段2#endif它的功能是，如果标识符已

18、被#define命令定义过那么对程序段1进行编译,否那么对程序段 2进行编译。如果没有程序段2(它为空)，本格式中的#else可以没有，即可以写为：#ifdef 标识符程序段#endif【例 9.12 #define NUM okmain()struct stuint num; char *name; char sex; float score;)*PS；ps=(struct stu*)malloc(sizeof(struct stu);ps-num=102;ps-name=Zhang ping;ps-sex=M;ps-score=62.5;#ifdef NUMprintf(Number=%d

19、nScore=%fn,ps-num,ps-score);#elseprintf(Name=%snSex=%cn,ps-name,ps-sex);#endiffree(ps);)由于在程序的第16行插入了条件编译预处理命令，因此要根据NUM是否被定义过来决 定编译那一个printf语句。而在程序的第一行已对NUM作过宏定义，因此应对第一个 printf语句作编译故运行结果是输出了学号和成绩。在程序的第一行宏定义中，定义NUM表示字符串0K,其实也可以为任何字符串，甚至不 给出任何字符串，写为：#defineNUM 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。读者可上

20、机试作。2 .第二种形式：#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“ifndef”。它的功能是，如果标识符未被#(万加 命 令定义过那么对程序段1进行编译，否那么对程序段2进行编译。这与第一种形式的功能正相 反。3 .第三种形式：#if常量表达式程序段1#else程序段2#endif它的功能是，如常量表达式的值为真(非0),那么对程序段1进行编译，否那么对程序段2进 行编译。因此可以使程序在不同条件下，完成不同的功能。【例 9.13 #define R 1main()float c,r,s;printf (input a number:

21、);scanf(%f,&c);#if R r=3.14159*c*c;printf(area of round is: %fn,r);#elses=c*c;printf(area of square is: %fn,s);#endif)本例中采用了第三种形式的条件编译。在程序第一行宏定义中，定义R为L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。上面介绍的条件编译当然也可以用条件语句来实现。但是用条件语句将会对整个源程序进行 编译，生成的目标代码程序很长，而采用条件编译，那么根据条件只编译其中的程序段1或 程序段2,生成的目标程序较短。如果条件选择的程序段很长，采用条件编译的方法是十分 必要的。