【C语言篇】编译和链接以及预处理介绍（下篇）

前言

本篇接前一篇【C语言篇】编译和链接以及预处理介绍（上篇）

#和##

#运算符

#运算符将宏的⼀个参数转换为字符串字⾯量。它仅允许出现在带参数的宏的替换列表中。

#运算符所执⾏的操作可以理解为“字符串化”。

在这之前我们先铺垫一个知识：

代码语言：javascript复制

#include <stdio.h>
int main()
{
    printf("hello worldn");
    printf("hello"" worldn");
    return 0;
}

输出结果：

代码语言：javascript复制

hello world
hello world

在C语言中两个字符串可以天然的合成一个字符串

当我们有⼀个变量 int a = 10; 的时候，我们想打印出： the value of a is 10 .

首先：函数是不能完成这一操作的

代码语言：javascript复制

void print(int n)
{
	printf("the value of n is %dn", n);
}

无论参数传什么，字符串里的n都不能根据变量名改变，名字只能是n

但宏可以：

代码语言：javascript复制

#define PRINT(format, n)    printf("the value of " #n " is " format"n", n)

int main()
{
    int a = 10;
    PRINT("%d", a);
    //预处理替换后如下：#a就变成了字符串"a"
    //printf("the value of " "a" " is " "%d""n", a);
	//字符串然后合并成一个字符串
    //printf("the value of a is %dn", a);
    int b = 20;
    PRINT("%d", b);
    printf("the value of b is %dn", b);

    float f = 5.5f;
    PRINT("%f", f);
    //预处理替换后如下，同理
    //printf("the value of " "f" " is " "%f""n", f);
    
    return 0;
}

这样打印出来的就是：

##运算符

##可以把位于它两边的符号合成⼀个符号，它允许宏定义从分离的⽂本⽚段创建标识符。 ## 被称为记号粘合，这样的连接必须产⽣⼀个合法的标识符。否则其结果就是未定义的。

这⾥我们想想，写⼀个函数求2个数的较⼤值的时候，不同的数据类型就得写不同的函数。⽐如：

代码语言：javascript复制

int int_max(int x, int y)
{
    return x>y?x:y;
}
float float_max(float x, float y)
{
    return x>yx:y;
}

但是这样写起来太繁琐了，现在我们这样写代码试试：

代码语言：javascript复制

//生成函数的模板，是续行符
#define GENERIC_MAX(type) 
type type##_max(type x, type y)
{
	return x>y?x:y;
}

//使用上面的模板定义函数
GENERIC_MAX(int)//替换到宏体内后int##_max ⽣成了新的符号 int_max做函数名 
GENERIC_MAX(float) //替换到宏体内后float##_max ⽣成了新的符号 float_max做函数名 

   
#include <stdio.h>
int main()
{

    printf("%dn", int_max(3, 5));
    printf("%fn", float_max(3.0, 5.0));
    return 0;
}

在预处理后替换就生成了不同的函数

命名约定

⼀般来讲函数的宏的使⽤语法很相似。所以语⾔本⾝没法帮我们区分⼆者。

那我们平时的⼀个习惯是：

把宏名全部⼤写函数名不要全部⼤写

但是也有特例：之前我们在【C语言篇】结构体和位段详细介绍里所讲的offsetof就是一个宏，但它没有遵守这个规则，对于我们自己来说一般还是遵守这个习惯比较好

#undef

这条指令⽤于移除⼀个宏定义。

很简单，例子如下：

代码语言：javascript复制

#define M 100

int main()
{
    printf("%dn", M);
#undef M
    printf("%dn", M);//报错

    return 0;
}

命令⾏定义

许多C的编译器提供了⼀种能⼒，允许在命令⾏中定义符号。⽤于启动编译过程。例如：当我们根据同⼀个源⽂件要编译出⼀个程序的不同版本的时候，这个特性有点⽤处。（假定某个程序中声明了⼀个某个⻓度的数组，如果机器内存有限，我们需要⼀个很⼩的数组，但是另外⼀个机器内存⼤些，我们需要⼀个数组能够⼤些。）

代码语言：javascript复制

#include <stdio.h>
int main()
{
    int array [ARRAY_SIZE];
    int i = 0;
    for(i = 0; i< ARRAY_SIZE; i   )
    {
        array[i] = i;
    }
    for(i = 0; i< ARRAY_SIZE; i   )
    {
        printf("%d " ,array[i]);
    }
    printf("n" );
    return 0;
}

编译指令：

代码语言：javascript复制

//linux 环境演⽰ 
gcc -D ARRAY_SIZE=10 programe.c

条件编译

在编译⼀个程序的时候我们如果要将⼀条语句（⼀组语句）编译或者放弃是很⽅便的。因为我们有条件编译指令。

⽐如说：

调试性的代码，删除可惜，保留⼜碍事，所以我们可以选择性的编译。

#if和#endif

代码语言：javascript复制

#if 常量表达式
 //...
#endif
//常量表达式由预处理器求值


#if 1//改为0则直到#endif之内的代码不被编译
#define M 2
int main()
{
	printf("hehen");
	return 0;
}
#endif

//一定要是常量表达式
int main()
{
	int a = 2;
#if a==2 //err
	printf("hehe");
#endif
	return 0;
}

多个分支的条件编译

代码语言：javascript复制

#if 常量表达式
 //...
#elif 常量表达式
 //...
#else
 //...
#endif


#define M 3//根据M的值来条件性编译
int main()
{
#if M==1
	printf("hehen");
#elif M==3
	printf("hahan");
#elif M == 4
	printf("heihein");
#else
	printf("呵呵n");
#endif
	return 0;
}

判断是否被定义

代码语言：javascript复制

#if defined(symbol)
#ifdef symbol

#define ZHANGSAN 100
int main()
{
#if defined(ZHANGSAN)//如果ZHANGSAN被定义，就编译
	printf("zhangsann");
#endif
	return 0;
}
//另一种写法
#define ZHANGSAN 100
int main()
{
#ifdef ZHANGSAN//如果ZHANGSAN被定义，就编译
	printf("zhangsann");
#endif
	return 0;
}



//上面两种的反义写法
#if !defined(symbol)
#ifndef symbol

#define ZHANGSAN 100

int main()
{
#if !defined(ZHANGSAN)//如果ZHANGSAN未被定义，就编译
	printf("zhangsann");
#endif
	return 0;
}


#define ZHANGSAN 100
int main()
{
#ifdef ZHANGSAN
	printf("zhangsann");
#endif
	return 0;
}

嵌套指令

和if...else语句一样可以嵌套

代码语言：javascript复制

#if defined(OS_UNIX)
	#ifdef OPTION1
		unix_version_option1();
	#endif
	#ifdef OPTION2
		unix_version_option2();
	#endif
#elif defined(OS_MSDOS)
	#ifdef OPTION2
		msdos_version_option2();
	#endif
#endif

条件编译在跨平台性代码的编译中使用广泛

头文件被包含

头文件被包含的方式

本地文件包含

代码语言：javascript复制

#include "filename"

查找策略：先在源⽂件所在⽬录下查找，如果该头⽂件未找到，编译器就像查找库函数头⽂件⼀样在标准位置查找头⽂件。

如果找不到就提⽰编译错误。

Linux环境的标准头⽂件的路径：

代码语言：javascript复制

/usr/include

VS环境的标准头文件的包含路径：

代码语言：javascript复制

C:Program Files (x86)Microsoft Visual Studio 12.0VCinclude
//这是VS2013的默认路径

注意按照⾃⼰的安装路径去找。

库文件的包含

代码语言：javascript复制

#include <filename.h>

查找头⽂件直接去标准路径下去查找，如果找不到就提⽰编译错误。

这样是不是可以说，对于库⽂件也可以使⽤ “” 的形式包含？

答案是肯定的，可以，但是这样做查找的效率就低些，当然这样也不容易区分是库⽂件还是本地⽂件了。

嵌套文件包含

我们已经知道， #include 指令可以使另外⼀个⽂件被编译。就像它实际出现于 #include 指令的地⽅⼀样。

这种替换的⽅式很简单：预处理器先删除这条指令，并⽤包含⽂件的内容替换。⼀个头⽂件被包含10次，那就实际被编译10次，如果重复包含，对编译的压⼒就⽐较⼤。

test.c

代码语言：javascript复制

#include "test.h"
#include "test.h"
#include "test.h"
#include "test.h"
#include "test.h"
int main()
{
    return 0;
}

如果直接这样写，test.c⽂件中将test.h包含5次，那么test.h⽂件的内容将会被拷⻉5份在test.c中。如果test.h⽂件⽐较⼤，这样预处理后代码量会剧增。如果⼯程⽐较⼤，有公共使⽤的头⽂件，被⼤家都能使⽤，⼜不做任何的处理，那么后果真的不堪设想。

类似的例子如下：

当工程很大时，一个头文件很可能在不经意间被包含了多次

如何解决头⽂件被重复引⼊的问题？答案：条件编译。

每个头⽂件的开头写：

代码语言：javascript复制

#ifndef __TEST_H__
#define __TEST_H__
//头⽂件的内容 
#endif //__TEST_H__

第一次包含的时候，没有定义__TEST_H__，所以下面的头文件代码内容会参与编译，在第二次包含相同头文件时，一来先判断发现__TEST_H__已经被定义了，所以下面头文件内容就不会再参与编译了，通过这种方式让相同头文件只会被包含一次

或者：

代码语言：javascript复制

#pragma once

在VS上当我们创建了一个头文件时，最上面都是有这一句的，这是一种比较现代的写法，很多编译器都使用这种来防止头文件的重复包含

其他预处理指令

代码语言：javascript复制

#error
#pragma
#line
...
#pragma pack()在结构体部分介绍了

下图出自C语言深度解剖

写在最后

在这两篇我们笼统的介绍了关于编译了链接的过程，并对编译阶段的预处理过程进行了比较深入的讲解，希望对各位读者有所帮助

int 编译编译器函数字符串

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