计算机应用基础第9章.ppt
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1、9.1宏定义宏定义9.2“文件包含文件包含”处理处理9.3条件编译条件编译习题习题第9章 预处理命令ANSI C标准规定可以在标准规定可以在C源程序中加入一些源程序中加入一些“预处预处理命令理命令”(preprocessor DireCtiveS),以改进程,以改进程序设计环境,提高编程效率。这些预处理命令是序设计环境,提高编程效率。这些预处理命令是由由ANSI C统一规定的,但是它不是统一规定的,但是它不是C语言本身的语言本身的组成部分,不能直接对它们进行编译组成部分,不能直接对它们进行编译(因为编译程因为编译程序不能识别它们序不能识别它们)。必须在对程序进行通常的编译。必须在对程序进行通常
2、的编译(包括词法和语法分析、代码生成、优化等包括词法和语法分析、代码生成、优化等)之前,之前,先对程序中这些特殊的命令进行先对程序中这些特殊的命令进行“预处理预处理”,即即根据预处理命令对程序作相应的处理根据预处理命令对程序作相应的处理(例如,若程例如,若程序中用序中用#define命令定义了一个符号常量命令定义了一个符号常量A,则在,则在预处理时将程序中所有的预处理时将程序中所有的A都置换为指定的字符串。都置换为指定的字符串。若程序中用若程序中用#inClude命令包含一个文件命令包含一个文件“StDio.h”,则在预处理时将则在预处理时将StDio.h文件中的实际内容代替该命文件中的实际内
3、容代替该命令令)。经过预处理后程序不再包括预处理命令了,最。经过预处理后程序不再包括预处理命令了,最后再由编译程序对预处理后的源程序进行通常的编后再由编译程序对预处理后的源程序进行通常的编译处理,得到可供执行的目标代码。现在使用的许译处理,得到可供执行的目标代码。现在使用的许多多C编译系统都包括了预处理、编译和连接等部分,编译系统都包括了预处理、编译和连接等部分,在进行编译时一气呵成。因此不少用户误认为预处在进行编译时一气呵成。因此不少用户误认为预处理命令是理命令是C语言的一部分,甚至以为它们是语言的一部分,甚至以为它们是C语句,语句,这是不对的。必须正确区别预处理命令和这是不对的。必须正确区
4、别预处理命令和C语句、语句、区别预处理和编译,才能正确使用预处理命令。区别预处理和编译,才能正确使用预处理命令。C语言与其他高级语言的一个重要区别是可以使用预语言与其他高级语言的一个重要区别是可以使用预处理命令和具有预处理的功能。处理命令和具有预处理的功能。C提供的预处理功能主要有以下三种:提供的预处理功能主要有以下三种:1.宏定义宏定义2.文件包含文件包含3.条件编译条件编译分别用宏定义命令、文件包含命令、条件编译命令分别用宏定义命令、文件包含命令、条件编译命令来实现。为了与一般来实现。为了与一般C语句相区别,这些命令以符语句相区别,这些命令以符号号“#”开头。开头。9.1 宏定义宏定义9.
5、1.1 不带参数的宏定义不带参数的宏定义用一个指定的标识符用一个指定的标识符(即名字即名字)来代表一个字符串,来代表一个字符串,它的一般形式为它的一般形式为#define 标识符字符串。这就是标识符字符串。这就是已经介绍过的定义符号常量。如已经介绍过的定义符号常量。如:#definePI3.1415926它的作用是指定用标识符它的作用是指定用标识符PI来代替来代替“3.1415926”这个字符串,在编译预处理这个字符串,在编译预处理时,将程序中在该命令以后出现的所有的时,将程序中在该命令以后出现的所有的PI都用都用“3.1415926”代替。这种方法使用户能以一个简代替。这种方法使用户能以一个
6、简单的名字代替一个长的字符串,因此把这个标识单的名字代替一个长的字符串,因此把这个标识符符(名字名字)称为称为“宏名宏名”,在预编译时将宏名替换,在预编译时将宏名替换成字符串的过程称为成字符串的过程称为“宏展开宏展开”。#define是宏定是宏定义命令。义命令。例例9.1#define PI3.1415926 main()float l,s,r,v;printf(input raDiuS);scanf(%f,&r);l=2.0*PI*r;s=PI*r*r;v=3.0/4*PI*r*r*r;printf(l=%10.4fnS=%10.4fnv=%10.4fn,l,s,v);运行情况如下:运行情况
7、如下:input radius:4 l=25.1328 s=50.2655 v=150.7966说明:说明:(1)宏名一般习惯用大写字母表示,以便与变量名相宏名一般习惯用大写字母表示,以便与变量名相区别。但这并非规定,也可用小写字母。区别。但这并非规定,也可用小写字母。(2)使用宏名代替一个字符串,可以减少程序中重复使用宏名代替一个字符串,可以减少程序中重复书写某些字符串的工作量。例如,如果不定义书写某些字符串的工作量。例如,如果不定义PI代代表表3.1415926,则在程序中要多处出现,则在程序中要多处出现3.1415926,不,不仅麻烦,而且容易写错仅麻烦,而且容易写错(或敲错或敲错),用
8、宏名代替,用宏名代替,简单不易出错,因为记住一个宏名简单不易出错,因为记住一个宏名(它的名字往往它的名字往往用容易理解的单词表示用容易理解的单词表示)要比记住一个无规律的字要比记住一个无规律的字符串容易,而且在读程序时能立即知道它的含义,符串容易,而且在读程序时能立即知道它的含义,当需要改变某一个常量时,可以只改变当需要改变某一个常量时,可以只改变#define命命令行,一改全改。例如,定义数组大小,可以用令行,一改全改。例如,定义数组大小,可以用#define array-size 1000int arrayarray-size;先指定先指定array-size代表常量代表常量1000,因此
9、数组,因此数组array大小大小为为1000,如果需要改变数组大小,只需改,如果需要改变数组大小,只需改#define行:行:#define array-size 500使用宏定义,可以提高程序的通用性。使用宏定义,可以提高程序的通用性。(3)宏定义是用宏名代替一个字符串,也就是作简宏定义是用宏名代替一个字符串,也就是作简单的置换,不作正确性检查。如果写成单的置换,不作正确性检查。如果写成#define PI 3.l4l59即把数字即把数字1写成小写字母写成小写字母l,预处理时也照样代入,预处理时也照样代入,不管含义是否正确。也就是说预编译时不作任何不管含义是否正确。也就是说预编译时不作任何语
10、法检查。只有在编译已被宏展开后的源程序时语法检查。只有在编译已被宏展开后的源程序时才会发现错误并报错。才会发现错误并报错。(4)宏定义不是宏定义不是C语句,不必在行末加分号。如果加语句,不必在行末加分号。如果加了分号则会连分号一起进行置换。如:了分号则会连分号一起进行置换。如:#define PI 3.1415926;area=PI*r*r;经过宏展开后,该语句为经过宏展开后,该语句为area=3.1415926;*r*r;显然出现语法错误。显然出现语法错误。(5)#define命令出现在程序中函数的外面,宏名的命令出现在程序中函数的外面,宏名的有效范围为定义命令之后到本源文件结束。通常,有效
11、范围为定义命令之后到本源文件结束。通常,#define命令写在文件开头,函数之前,作为文件命令写在文件开头,函数之前,作为文件一部分,在此文件范围内有效。一部分,在此文件范围内有效。(6)可以用可以用#undef命令终止宏定义的作用域。例如:命令终止宏定义的作用域。例如:#define g 8.8 main()|G的有效范围的有效范围#undef g f1()由于由于#undef的作用,使的作用,使G的作用范围在的作用范围在#undef行处终止,因行处终止,因此在此在f1函数中,函数中,g不再代表不再代表8.8。这样可以灵活控制宏定义的。这样可以灵活控制宏定义的作用范围。作用范围。(7)在进行
12、宏定义时,可以引用已定义的宏名,可在进行宏定义时,可以引用已定义的宏名,可以层层置换。以层层置换。例例9.2#define R 3.0#define PI3.1415926#define L2*PI*R#define SPI*R*R main()printf(L=%fns=%fn,L,S);运行情况如下:运行情况如下:L=18.849556 s=28.274333经过宏展开后,经过宏展开后,printf函数中的输出项函数中的输出项L被展开为被展开为2*3.1415926*3.0,S展开为展开为3.1415926*3.0*3.0,printf函数调用语句展开为函数调用语句展开为printf(L=
13、%fns=%fn,2*3.1415926*3.0,3.1415926*3.0*3.0);(8)对程序中用双括号括起来的字符串内的字符,对程序中用双括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。如例即使与宏名相同,也不进行置换。如例9.2中的中的printf函数内有两个函数内有两个l字符,一个在双引号内,它不字符,一个在双引号内,它不被宏置换,另一个在双引号外,被宏置换展开。被宏置换,另一个在双引号外,被宏置换展开。(9)宏定义是专门用于预处理命令的一个专用名词,宏定义是专门用于预处理命令的一个专用名词,它与定义变量的含义不同,只作字符替换,不分它与定义变量的含义不同,只作字符替换,
14、不分配内存空间。配内存空间。带参数的宏定义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。不是进行简单的字符串替换,还要进行参数替换。其定义的一般形式为其定义的一般形式为#define宏名宏名(参数表参数表)字符串字符串字符串中包含在括弧中所指定的参数。如:字符串中包含在括弧中所指定的参数。如:#defines(a,b)a*barea=s(3,2);定义矩形面积定义矩形面积S,a和和B是边长。在程序中用了是边长。在程序中用了s(3,2),把,把3、2分别代替宏定义中的形式分别代替宏定义中的形式图图9.19.1参数参数a、b,即用,即用3*2代替代替s(3,2)。因此赋值语句展开。因此
15、赋值语句展开为为area=3*2;对带参的宏定义是这样展开置换的:在程序中如果对带参的宏定义是这样展开置换的:在程序中如果有带实参的宏有带实参的宏(如如S(3,2),则按,则按#define命令行中命令行中指定的字符串从左到右进行置换。如果串中包含指定的字符串从左到右进行置换。如果串中包含宏中的形参宏中的形参(如如a、b),则将程序语句中相应的实,则将程序语句中相应的实参参(可以是常量、变量或表达式可以是常量、变量或表达式)代替形参,如果代替形参,如果宏定义中的字符串中的字符不是参数字符宏定义中的字符串中的字符不是参数字符(如如a*b中的中的*号号),则保留。这样就形成了置换的字符串,则保留。
16、这样就形成了置换的字符串,见图见图9.1。例例9.3#definePI3.1415926#defineS(r)PI*r*r main()float a,area;a=3.6;area=S(a);printf(r=%fnarea=%fn,a,area);运行结果如下:运行结果如下:r=3.600000area=40.715038赋值语句赋值语句area=s(a);经宏展开后为经宏展开后为area=3.1415926*a*a;说明:说明:(1)对带参数的宏的展开只是将语句中的宏名后面括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号内的实参字符串代替#define命令行中的形参。例
17、命令行中的形参。例9.3中语句中有中语句中有S(a),在展开时,找到,在展开时,找到#define命令行命令行中的中的S(r),将,将S(a)中的实参中的实参a代替宏定义中的字符串代替宏定义中的字符串“PI*r*r”中的形参中的形参r,得到,得到PI*a*a。这是容易理解。这是容易理解而且不会发生什么问题的。但是,如果有以下语句:而且不会发生什么问题的。但是,如果有以下语句:area=S(a+B);这时把实参这时把实参a+B代替代替PI*r*r中的形参中的形参r,成为,成为area=PI*a+B*a+B;请注意在请注意在a+B外面没有括外面没有括弧,显然这与程序设计者的原意不符。原意希望得弧,
18、显然这与程序设计者的原意不符。原意希望得到到area=PI*(a+B)*(a+B);为了得到这个结果,应当在定为了得到这个结果,应当在定义时,在字符串中的形式参数外面加一个括弧。即义时,在字符串中的形式参数外面加一个括弧。即#define S(r)PI*(r)*(r)在对在对S(a+B)进行宏展开时,将进行宏展开时,将a+B代替代替r,就成了,就成了PI*(a+B)*(a+B)这就达到了目的。这就达到了目的。(2)在宏定义时,在宏名与带参数的括弧之间不应加空在宏定义时,在宏名与带参数的括弧之间不应加空格,否则将空格以后的字符都作为替代字符串的一部格,否则将空格以后的字符都作为替代字符串的一部分
19、。例如,如果有分。例如,如果有#define s(r)PI*r*r被认为被认为s是符号常量是符号常量(不带参的宏名不带参的宏名),它代表字符串,它代表字符串“(r)PI*r*r”。如果在语句中有。如果在语句中有area=S(a);则被展开为则被展开为area=(r)PI*r*r(a)显然不对了。显然不对了。有些读者容易把带参数的宏和函数混淆。的确,它有些读者容易把带参数的宏和函数混淆。的确,它们之间有一定类似之处,在引用函数时也是在函们之间有一定类似之处,在引用函数时也是在函数名后的括弧内写实参,也要求实参与形参的数数名后的括弧内写实参,也要求实参与形参的数目相等。但是带参的宏定义与函数是不同
20、的。主目相等。但是带参的宏定义与函数是不同的。主要有:要有:(1)函数调用时,先求出实参表达式的值,然后代函数调用时,先求出实参表达式的值,然后代入形参。而使用带参的宏只是进行简单的字符替入形参。而使用带参的宏只是进行简单的字符替换。例如上面的换。例如上面的S(a+b),在宏展开时并不求,在宏展开时并不求a+B的的值,而只将实参字符值,而只将实参字符“a+b”代替形参代替形参r。(2)函数调用是在程序运行时处理的,分配临时的函数调用是在程序运行时处理的,分配临时的内存单元。而宏展开则是在编译时进行的,在展内存单元。而宏展开则是在编译时进行的,在展开时并不分配内存单元,不进行值的传递处理,开时并
21、不分配内存单元,不进行值的传递处理,也没有也没有“返回值返回值”的概念。的概念。(3)对函数中的实参和形参都要定义类型,二者的类对函数中的实参和形参都要定义类型,二者的类型要求一致,如不一致,应进行类型转换。而宏不型要求一致,如不一致,应进行类型转换。而宏不存在类型问题,宏名无类型,它的参数也无类型,存在类型问题,宏名无类型,它的参数也无类型,只是一个符号代表,展开时代入指定的字符即可。只是一个符号代表,展开时代入指定的字符即可。宏定义时,字符串可以是任何类型的数据。例如:宏定义时,字符串可以是任何类型的数据。例如:#defineCHAR1CHINA(字符字符)#definea 3.6 (数值
22、数值)CHAR1和和a不需要定义类型,它们不是变量,在程不需要定义类型,它们不是变量,在程序中凡遇序中凡遇CHAR1均以均以CHINA代之代之;凡遇凡遇a均以均以3.6代代之,显然不需定义类型。同样,对带参的宏:之,显然不需定义类型。同样,对带参的宏:#defineS(r)PI*r*rr也不是变量,如果在语句中有也不是变量,如果在语句中有S(3.6),则展开后为,则展开后为PI*3.6*3.6,语句中并不出现,语句中并不出现r。当然也不必定义。当然也不必定义r的类型。的类型。(4)调用函数只可得到一个返回值,而用宏可以设调用函数只可得到一个返回值,而用宏可以设法得到几个结果。法得到几个结果。例
23、例9.4#definePI3.1415926#define CIRCLE(r,l,s,v)L=2*PI*R;S=PI*R*R;=4.0/3.0*PI*R*R*R main()float r,l,s,v;scanf(%f,&r);CIRCLE(r,l,S,v);printf(r=%6.2f,l=%6.2f,S=%6.2f,v=%6.2fn,r,l,S,v);经预编译宏展开后的程序如下:经预编译宏展开后的程序如下:main()float r,l,S,v;scanf(“%f”,&r);l=2*3.1415926r;S=3.14159*r*r;v=4.0/3.0*3.1415926*r*r*r;pri
24、ntf(r=%6.2f,l=%6.2f,S=%6.2f,v=%6.2fn,r,l,S,v);运行情况如下:运行情况如下:3.5 r=3.50,l=21.99,S=38.48,v=179.59请注意,实参请注意,实参r的值已知,可以从宏带回的值已知,可以从宏带回3个值个值(l,S,v)。其实,只不过是字符代替而已,将字符。其实,只不过是字符代替而已,将字符r代代替替R,l代替代替L,S代替代替S,v代替,而并未在宏展代替,而并未在宏展开时求出开时求出l、S、v的值。的值。(5)使用宏次数多时,宏展开后源程序长,因为每展使用宏次数多时,宏展开后源程序长,因为每展开一次都使程序增长,而函数调用不使源
25、程序变长。开一次都使程序增长,而函数调用不使源程序变长。(6)宏替换不占运行时间,只占编译时间。而函数调宏替换不占运行时间,只占编译时间。而函数调用则占运行时间用则占运行时间(分配单元、保留现场、值传递、分配单元、保留现场、值传递、返回返回)。一般用宏来代表简短的表达式比较合适。有些一般用宏来代表简短的表达式比较合适。有些问题,用宏和函数都可以。如:问题,用宏和函数都可以。如:#define MAX(x,y)(x)(y)?(x)(y)main()int a,b,c,d,t;t=MAX(a+b,c+d);赋值语句展开后为赋值语句展开后为t=(a+b)(c+d)?(a+b)(c+d);注意:注意:
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