C语言超全面define预处理指令的使用说明

前言

C语言中源代码到可执行文件的第一阶段，也就是预处理阶段，会检查源文件中的预处理指令语句和宏定义，并对源代码进行相应的替换，预处理过程还会删除程序中的注释和多余的空白符号。

预处理指令是以#开头的代码行，#必须是该行除了空白符外的第一个字符，#后是指令关键字，在#和指令关键字之间允许存在若干个空白字符，define是宏定义命令。在C语言程序中允许用一个标识符来表示一个字符串，称为“宏”，“宏”又分为有参和无参，有参又称为“宏函数”，被定义为“宏”的标识符称为“宏名”。

#define 定义宏（无参）

语法规定:

#define name stuff
name：标识符名\宏名
stuff：可以是关键字、常量、关键字、标识符、标点符号、运算符，表达式

在预处理阶段，编译器会在程序中使用#define定义的标识符替换成stuff，可以通过预处理生成的.i文件查看效果。

//stuff是数值常量
#define NUM 10

//stuff是关键字
#define reg reGISter

//stuff是标点符号
#define GREATER_THAN >

//stuff的更多表达方式
#define do_forever for(;;)
//若定义的stuff过长，可以分成几行写，除了最后一行外，每行的后面都加一个\(续行符）
#define DBBUG_PRINT printf("file:%s\tline:%d\t \
                    date:%s\ttime:%s\n",\
                    __FILE__,__LINE__,\
                    __DATE__,__TIME__)

总结：#define定义的name（宏名），在预编译阶段会将所有的宏名替换成stuff，stuff内容被替换到源代码中。称为“宏代换”或“宏展开”。

注意：define定义的标识符的时候，后面加上“;”会将“;”认为是stuff中的内容。

#define 定义宏函数

宏函数的申明方式：#define name(parament-list) stuff
parament-list:参数列表

 注意：参数列表的左括号必须与name紧邻，如果两者之间有空白存在，参数列表就会被解释为stuff的部分。

宏函数存在的问题1

#include <stdio.h>
#define SQUARE(x) x*x//定义一个宏函数求平方
int main()
{
    int x = SQUARE(3+1);//替换后x的计算结果是多少？答案是：7
 
}

 为什么呢？

在给宏函数传参时，如果传递的是一个表达式，不会先计算表达式的结果再进行传参，而是直接将表达式整体作为参数传递。

那么如何防止发生这样的情况呢？+（）

 宏函数存在的问题2

#include <stdio.h>
#define SUM(x,y) (x)+(y)
int main()
{
    int a = 10;
    int b = 5;
    int c = SUM(a,b)*2;//替换后c的结果为20，why
    return 0;
}

我们看看替换后的结果

 这又该如何解决呢？

 总结：在对数值表达式进行求值的宏定义应该用这两种方式加上括号，避免在使用宏参数的操作符或邻近操作符之间不可预料的相互作用。 

 #define替换规则：

1.在使用宏函数时，首先对参数进行检查，看看参数中是否包含任何#define定义的标识符，如果有，他们首先被替换。

2.替换的内容被插入到源文件原来的位置。对于宏函数，参数名被他们的值替换

宏的更多规则特性

1.宏名一般用大写

2.使用宏可提高程序的通用性和易读性，便于修改。

3.宏定义末尾不加分号

4.宏定义写在函数的大括号外面，作用域为其后的程序，通常放在开头

5.宏函数不可递归

6.宏定义不分配内存，变量定义分配内存

7.字符串" "中永远不包含宏

8.宏定义不存在类型问题，他的参数也没有类型

宏的缺点

1.宏不能调试

2.宏由于与类型无关，不够严谨

3.宏可能带来运算符优先级的问题，导致容易出错

常见预处理指令

#define:宏定义

#undef:撤销已经定义过的宏名

#include:将另一个源文件嵌入到#include源文件中

#if~#endif:如果#if后面的常量表达式为真，则编译#if~#endif之间的代码，如果为假，跳过这些代码不编译。

#if~#elif~#else~#endif:和if~else if~else类似，可以建立更分支。

#ifdef symbol~endif:判断是否被定义，定义了编译他们之间内容

#ifndef symbol~endif:判断是否被定义，没定义编译他们之间的内容

#line:改变当前行数和文件名称，是在编译程序中预先定义的标识符命令的基本形式：#line number["filename"]

#error:编译程序时，只要遇到#error就会生成一个编译错误的提示信息，并停止编译。

#pragma: 可以设定编译程序完成一些特点的动作（可以通过编译程序的菜单中设置），可以向编译程序传送各种指令。

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