C语言基础语法-教案19(预处理-宏定义)

2024-04-07 22:52

本文主要是介绍C语言基础语法-教案19(预处理-宏定义),希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

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预处理

在C语言程序源码中,凡是以井号(#)开头的语句被称为预处理语句,这些语句严格意义上并不属于C语言语法的范畴,它们在编译的阶段统一由所谓预处理器(cc1)来处理。所谓预处理,顾名思义,指的是真正的C程序编译之前预先进行的一些处理步骤,这些预处理指令包括:

  1. 头文件:#include
  2. 定义宏:#define
  3. 取消宏:#undef
  4. 条件编译:#if、#ifdef、#ifndef、#else、#elif、#endif
  5. 显示错误:#error
  6. 修改当前文件名和行号:#line
  7. 向编译器传送特定指令:#progma
  • 基本语法
    • 一个逻辑行只能出现一条预处理指令,多个物理行需要用反斜杠连接成一个逻辑行
    • 预处理是整个编译全过程的第一步:预处理 - 编译 - 汇编 - 链接
    • 可以通过如下编译选项来指定来限定编译器只进行预处理操作:
gcc example.c -o example.i -E

宏的概念

宏(macro)实际上就是一段特定的字串,在源码中用以替换为指定的表达式。例如:

#define PI 3.14

此处,PI 就是宏(宏一般习惯用大写字母表达,以区分于变量和函数,但这并不是语法规定,只是一种习惯),是一段特定的字串,这个字串在源码中出现时,将被替换为3.14。例如:

int main()
{printf("圆周率: %f\n", PI); // 此语句将被替换为:printf("圆周率: %f\n", 3.14);
}
  • 宏的作用:
    • 使得程序更具可读性:字串单词一般比纯数字更容易让人理解其含义。
    • 使得程序修改更易行:修改宏定义,即修改了所有该宏替换的表达式。
    • 提高程序的运行效率:程序的执行不再需要函数切换开销,而是就地展开。

无参宏

无参宏意味着使用宏的时候,无需指定任何参数,比如:

#define PI          3.14
#define SCREEN_SIZE 800*480*4 
int main()
{// 在代码中,可以随时使用以上无参宏,来替代其所代表的表达式:printf("圆周率: %f\n", PI); mmap(NULL, SCREEN_SIZE, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, ...);
}

注意到,上述代码中,除了有自定义的宏,还有系统预定义的宏:

// 自定义宏:
#define PI          3.14
#define SCREEN_SIZE 800*480*4 // 系统预定义宏
#define NULL ((void *)0)
#define PROT_READ	0x1	/* Page can be read.  */
#define PROT_WRITE	0x2	/* Page can be written.  */
#define MAP_SHARED	0x01	/* Share changes.  */

宏的最基本特征是进行直接文本替换,以上代码被替换之后的结果是:

int main()
{printf("圆周率: %f\n", 3.14); mmap(((void *)0), 800*480*4, 0x1|0x2, 0x01, ...);
}

带参宏

带参宏意味着宏定义可以携带“参数”,从形式上看跟函数很像,例如:

#define MAX(a, b) a>b ? a : b
#define MIN(a, b) a<b ? a : b

以上的MAX(a,b) 和 MIN(a,b) 都是带参宏,不管是否带参,宏都遵循最初的规则,即宏是一段待替换的文本,例如在以下代码中,宏在预处理阶段都将被替换掉:

int main()
{int x = 100, y = 200;printf("最大值:%d\n", MAX(x, y));printf("最小值:%d\n", MIN(x, y));// 以上代码等价于:// printf("最大值:%d\n", x>y ? x : y);// printf("最小值:%d\n", x<y ? x : y);
}
  • 带参宏的特点:
  1. 直接文本替换,不做任何语法判断,更不做任何中间运算。
  2. 宏在编译的第一个阶段就被替换掉,运行中不存在宏。
  3. 宏将在所有出现它的地方展开,这一方面浪费了内存空间,另一方面有节约了切换时间。

带参宏的副作用

由于宏仅仅做文本替换,中间不涉及任何语法检查、类型匹配、数值运算,因此用起来相对函数要麻烦很多。例如:

#define MAX(a, b) a>b ? a : bint main()
{int x = 100, y = 200;printf("最大值:%d\n", MAX(x, y==200?888:999));
}

直观上看,无论 y 的取值是多少,表达式 y==200?888:999 的值一定比 x 要大,但由于宏定义仅仅是文本替换,中间不涉及任何运算,因此等价于:

printf("最大值:%d\n", x>y==200?888:999 ? x : y==200?888:999);

可见,带参宏的参数不能像函数参数那样视为一个整体,整个宏定义也不能视为一个单一的数据,事实上,不管是宏参数还是宏本身,都应被视为一个字串,或者一个表达式,或者一段文本,因此最基本的原则是:

  • 将宏定义中所有能用括号括起来的部分,都括起来,比如:
#define MAX(a, b) ((a)>(b) ? (a) : (b))

这篇关于C语言基础语法-教案19(预处理-宏定义)的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



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