C语言编译预处理

女爷i 2021-11-09 05:18 403阅读 0赞

C语言由源代码生成可执行程序的过程如下：

C源程序－>编译预处理－>编译－>优化程序－>汇编程序－>链接程序－>可执行文件

其中编译预处理阶段，读取C源程序，对其中的预处理指令（以\#开头的指令）和特殊符号进行处理。或者说是扫描源代码，对其进行初步的转换，产生新的源代码提供给编译器。

预处理过程先于编译器对源代码进行处理，读入源代码，检查包含预处理指令的语句和宏定义，并对源代码进行转换。预处理过程还会删除程序中的注释和多余的空白字符。

# 预处理指令 #

在C语言的程序中可包括各种以符号\#开头的编译指令，这些指令称为预处理命令。预处理命令属于C语言编译器，而不是C语言的组成部分。通过预处理命令可扩展C语言程序设计的环境。

预处理指令是以\#号开头的代码行。\#号必须是该行除了任何空白字符外的第一个字符。\#后是指令关键字，在关键字和\#号之间允许存在任意个数的空白字符。整行语句构成了一条预处理指令，该指令将在编译器进行编译之前对源代码做某些转换。

预处理指令主要有以下三种：

1）包含文件：将源文件中以\#include格式包含的文件复制到编译的源文件中，可以是头文件，也可以是其它的程序文件。

2）宏定义指令：\#define 指令定义一个宏，\#undef指令删除一个宏定义。

3）条件编译：根据\#ifdef和\#ifndef后面的条件决定需要编译的代码。

# 包含文件 #

当一个C语言程序由多个文件模块组成时，主模块中一般包含main函数和一些当前程序专用的函数。程序从main函数开始执行，在执行过程中，可调用当前文件中的函数，也可调用其他文件模块中的函数。

如果在模块中要调用其他文件模块中的函数，首先必须在主模块中声明该函数原型。一般都是采用文件包含的方法，包含其他文件模块的头文件。

文件包含中指定的文件名即可以用引号括起来，也可以用尖括号括起来，格式如下：

\#include< 文件名>

或

\#include“文件名”

如果使用尖括号<>括起文件名，则编译程序将到C语言开发环境中设置好的 include文件中去找指定的文件。

因为C语言的标准头文件都存放在include文件夹中，所以一般对标准头文件采用尖括号；对编程自己编写的文件，则使用双引号。

如果自己编写的文件不是存放在当前工作文件夹，可以在\#include命令后面加在路径。

\#include命令的作用是把指定的文件模块内容插入到\#include所在的位置，当程序编译链接时，系统会把所有\#include指定的文件链接生成可执行代码。文件包含必须以\#开头，表示这是编译预处理命令，行尾不能用分号结束。

\#include所包含的文件，其扩展名可以是“.c”,表示包含普通C语言源程序。也可以是 “.h”,表示C语言程序的头文件。C语言系统中大量的定义与声明是以头文件形式提供的。

# 宏定义指令 #

使用\#define命令并不是真正的定义符号常量，而是定义一个可以替换的宏。被定义为宏的标识符称为“宏名”。在编译预处理过程时，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“宏替换”或“宏展开”。

在C语言中，宏分为有参数和无参数两种。

## 1、无参数的宏 ##

其定义格式如下：

\#define 宏名  字符串

在以上宏定义语句中，各部分的含义如下：

**\#** 表示这是一条预处理命令(凡是以“\#”开始的均为预处理命令)。

**define** 关键字“define”为宏定义命令。

**宏名** 是一个标示符，必须符合C语言标示符的规定，一般以大写字母标识宏名。

**字符串** 可以是常数，表达式，格式串等。在前面使用的符号常量的定义就是一个无参数宏定义。

注意：预处理命令语句后面一般不会添加分号，如果在\#define最后有分号，在宏替换时分号也将替换到源代码中去。在宏名和字符串之间可以有任意个空格。

\#define PI 3.141592

**示例（book149.c）**

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3d1Y3oxMjIxNDA3Mjk_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

执行预编译指令gcc -E -o book149.E book149.c，得到book149.E文件，如下：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3d1Y3oxMjIxNDA3Mjk_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]

在使用宏定义时，还需要注意以下几点：

宏定义是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。

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替换。

习惯上宏名用大写字母表示，以方便与变量区别。但也可以用小写字母。

## 2、带参数的宏 ##

\#define命令定义宏时，还可以为宏设置参数。与函数中的参数类似，在宏定义中的参数为形式参数，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，还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

在定义带参数的宏时，宏名和形参表之间不能有空格出现，否则，就将宏定义成为无参数形式，而导致程序出错。

\#define MAX(x,y)  ((x)>(y) ? (x) : (y))

以上的宏定义中，如果x的值大于y，得到x，否则得到y。

示例（book150.c）

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3d1Y3oxMjIxNDA3Mjk_size_16_color_FFFFFF_t_70 2][]

运行结果

![20190805081706245.png][]

带参的宏和带参的函数相似，但其本质是不同的。使用带参宏时，在预处理时将程序源代码替换到相应的位置，编译时得到完整的目标代码，而不进行函数调用，因此程序执行效率要高些。而函数调用只需要编译一次函数，代码量较少，一般情况下，对于简单的功能，可使用宏替换的形式来使用。

带参数的宏不容易理解，所以，在实际开发中，我不建议使用带参数的宏。

# 条件编译 #

条件编译有多种格式，在这里我只介绍最常用的两种格式\#ifdef和\#ifndef。

## 1、\#ifdef ##

\#ifdef命令的使用格式如下：

\#ifdef 标识符

程序段 1

\#else

程序段 2

\#endif

其意义是，如果\#ifdef后面的标识符已被定义过，则对“程序段1”进行编译；如果没有定义标识符，则编译“程序段2”。一般不使用\#else及后面的“程序2”。

示例（book153.c）

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3d1Y3oxMjIxNDA3Mjk_size_16_color_FFFFFF_t_70 3][]

执行预编译指令gcc -E -o book153.E book153.c，得到book153.E文件，如下：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3d1Y3oxMjIxNDA3Mjk_size_16_color_FFFFFF_t_70 4][]

## 2、\#ifndef ##

而\#ifndef的意义与\#ifdef相反，其格式如下：

\#ifndef 标识符

程序段 1

\#else

程序段 2

\#endif

其意义是，如果未定义标识符，则编译“程序段1”；否则编译“程序段2”

在实际开发中，程序员用\#ifndef来防止头文件被重复包含。

打开/usr/include/stdio.h，第一条有效行的代码是\#ifndef \_STDIO\_H，接下来是\# define \_STDIO\_H  1，最后一行是\#endif。

程序员自定义的头文件，我们也会这么写，如：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3d1Y3oxMjIxNDA3Mjk_size_16_color_FFFFFF_t_70 5][]

如果头文件被包含多次，就表示头文件中的函数被多次声明，全局变量被多次定义，在以前的C语言编译器中，这是不允许的，编译时会报错，但是，现在的部分编译器比较智能，多次定义全局变量或多次声明函数也不会报错。这些新的特征让我这个老家伙很不适应。

## 3、\#undef ##

\#undef取消已定义的标识符。

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来源：C语言技术网（[www.freecplus.net][]）

作者：码农有道

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