C語言零基礎徹底掌握預處理上篇

2022-08-09 14:01:28

1、#define的深度認識

1.1 數值宏常數

宏定義數值常數相信大家都不陌生，相信很多小夥伴用過，這裡我們就簡單的提一下，我們前面也講過，#define 本質上是替換，它可以出現在程式碼的任何地方，也可以把任何東西都定義成宏，編譯器會在預編譯的時候進行替換掉，舉例：

#dfeine PI 3.1415926

這樣在以後的程式碼中你就可以用 PI 來代替 3.1415926 那麼這樣做的好處是什麼呢？假設在未來的某一天，你要提升這個精度，如果你程式碼中出現 3.1415926 過多的話，你提升精度還得一個個修改，如果使用宏定義的話，你只需要改一次即可。

1.2 字串宏常數

除了宏定義常數之外，還經常用來定義字串，特別是路徑：

① #define PATH_1 D:codelesson1test

②#define PATH_1 "D:codelesson1test"

以上哪個是正確的呢？如果覺得太長還可以用續行符：

③ #define PATH_1 "D:codelesson1\test"

很顯然第一個肯定是不對的，字串需要用 "" 引起來，第三個也不對，第二個呢？我們去實踐證明下（以上寫法都不推薦！）：

在Linux平臺環境下：

在Windows環境下：

很顯然他們都有同樣的警告，都是未知跳脫序列，也無法正確列印出我們的路徑，在前面我們講到，' ' 是跳脫字元，當我們要列印路徑的時候需要用跳脫字元 ' ' 去還原 ' ' 的字面意思，所以這裡列印路徑要用 \ ！

注意：Windows路徑分隔是用 ' '，而Linux路徑分隔是用 ' / '，所以如上測試用例改成 ' / ' 的話是不會報警告的。

所以要正確的列印如上用例應該這樣寫：

//不使用續行符
#define PATH_1 "D:\code\lesson1\test"
//使用續行符
#define PATH_1 "D:\code\lesson1\test"

1.3 用宏充當註釋符號

因為 Linux 環境能直接檢視預處理過程，便於我們驗證，所以我們下邊會在 Linux 環境下測試。

我們先簡單瞭解下程式的翻譯過程：

預處理-E：標頭檔案展開，去註釋，宏替換，條件編譯...
編譯-S：將預處理後的C語言翻譯成組合語言
組合-c：將組合語言轉化為可目標二進位制檔案( 可被連結 )
連結：將目標二進位制檔案與相關庫連結，形成可執行程式

這裡我們來看一段用宏充當註釋符號的程式碼：

#include <stdio.h>
#define BSC //
int main()
{
	BSC printf("hello worldn");
	printf("you can see me!n");
	return 0;
}

這裡我們要探討一個什麼問題呢？如果替換成功，則不會執行第一個函數，如果替換失敗，則我們會看到兩行列印：

這究竟是為什麼呢？我們可以執行：

[lwp@localhost code]$ gcc -E test.c -o test.i

把預處理後的結果保留下來為 test.i 檔案，接著我們可以去用 vim 編輯器檢視一下它與原始檔的區別在哪，究竟是如何替換的：

通過上圖我們可以發現，在預處理之後的檔案中，並沒有去成功通過宏替換註釋掉第一個 printf 函數，由此可見，在預處理階段，是先執行去掉註釋，然後在進行宏替換，如上程式碼，本質是直接定義了一個空宏，我們特別不推薦這樣寫程式碼！(C語言註釋風格也一樣不行，感興趣可以下去嘗試下)

1.4 用宏替換多條語句

先看一段程式碼：

#include <stdio.h>
#define INIT_VALUE(a, b) a = 0; b = 0;
int main()
{
    int flag = 0;
    scanf("%d", &flag);
    int a = 100;
    int b = 200;
    if (flag)
        INIT_VALUE(a, b);
    else
        printf("%d, %dn", a, b);
     return 0;
}

我想請問，這段程式碼有問題嗎？應該如何改進呢？這段程式碼明顯是編譯不會通過的，但是可以通過執行預處理指令，發現預處理並沒有出問題，那麼，我們可以看一下預處理之後的結果與原始檔的區別在哪：

通過預處理之後的結果我們可以看到，宏替換多了一個分號。於是有小夥伴就討論出來如下三種解決方法：

去掉宏定義的最後一個分號
規範程式碼風格，給 if 和 else 加上大括號
給宏定義要替換的部分用大括號括起來

第一種解決方法肯定是不行的，去掉最後一個分號並不能解決問題，if else 在沒有大括號的情況下後面只能跟一條語句，所以第一條行不通。

第二種解決方案看似不錯，但是我們有沒有想過，並不是所有人都會有良好的程式碼風格，我們作為程式設計師，寫出的宏應該具有健壯性，所以第二條不可取。

第三種解決方案我們看著好像靠譜，但是我們通常寫完一條語句中後面都會帶上分號，那可想而知會出現這種情況：{a = 0, b = 0;}; 大括號外是不能跟分號的，所以這個方法也不可取!

最好的解決方法是什麼呢？使用 do while 結構：

#include <stdio.h>#define INIT_VALUE(a, b) do{a = 0; b = 0;}while(0)int main(){ int flag = 0; scanf("%d", &flag); int a = 100; int b = 200; if (flag) INIT_VALUE(a, b); else printf("%d, %dn", a, b); return 0;}#include <stdio.h>
#define INIT_VALUE(a, b) do{a = 0; b = 0;}while(0)
int main()
{
    int flag = 0;
    scanf("%d", &flag);
    int a = 100;
    int b = 200;
    if (flag)
        INIT_VALUE(a, b);
    else
        printf("%d, %dn", a, b);
     return 0;
}

迴圈會被看成一條複合語句，所以 if 不帶大括號也沒事(建議帶上)，這樣我們的宏就會更健壯，也不會出錯，同時你也可以在中間新增續行符，讓他們的格式更清晰！同時我也有個小建議，宏定義的結尾最好都不要帶分號。

結論：當我們需要宏進行多條語句替換的時候，推薦使用 do-while-zero結構。

1.5 宏定義的使用建議

【建議1】在宏定義體的結尾省略分號。

【建議2】函數宏的呼叫不能省略引數。

【建議3】函數宏的定義中，每個引數都應該以小括號括起來，避免替換之後出現優先順序的問題。

2、#undef 復原宏

2.1 宏的定義位置和有效範圍

第一個問題，宏定義的位置有限制要求嗎？

答案：原始檔的任何地方，宏都可以定義，與是否在函數內外無關。

第二個問題，宏的有效範圍有多大呢？

#include <stdio.h>                                                                                                                     
void test()
{
     printf("test: %dn", M);
 }
int main()
{
     test();
 #define M 10
     printf("main: %dn", M);
     return 0;
 }

這段程式碼我們就發現編譯不通過了，那麼我們來進入預處理檔案來對比下原始檔：

答案：宏的作用範圍，從定義處開始，往後都是有效的！

2.2 宏的取消

這裡我們用一個例子就能很好的證明了：

 #include <stdio.h>                                                                                                                     
  
  #define M 10
  int main()
  {
       printf("%dn", M);
  #undef M
       printf("undef: %dn", M);
       return 0;
  }

我們來檢視如上程式碼的預處理之後的結果：

結論：undef 是取消宏的意思，可以用來限定宏的有效範圍！

2.3 一道筆試題

#include <stdio.h>
int main()
{
#define X 3
#define Y X*2
#undef X
#define X 2
	int z = Y;
	printf("%dn", z);
	return 0;
}

請問小夥伴們，這段程式碼列印什麼？

這裡我就不截圖給大家看了，感興趣的可以自行下去敲一敲，經過Linux平臺和windows平臺的測試，最終列印的都是 4，因為編譯器都是從上到下掃描程式碼的，以最近的宏定義為準。

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