C 语言中的预处理器

C 预处理器不是编译器的一部分，而是编译过程中的一个独立步骤。简单来说，C 预处理器只是一个文本替换工具，它指示编译器在实际编译之前进行必要的预处理。我们将 C 预处理器称为 CPP。

在 C 语言编程中，预处理是 C 代码编译的第一步。它发生在标记化步骤之前。预处理器的一个重要功能是包含包含程序中使用的库函数的头文件。C 语言中的预处理器还定义常量并扩展宏。

C 语言中的预处理器语句称为指令。程序的预处理器部分始终位于 C 代码的顶部。每个预处理器语句都以井号 (#) 开头。

C 语言中的预处理器指令

下表列出了所有重要的预处理器指令 -

预处理器示例

分析以下示例以理解各种指令。

此 #define 指令指示 CPP 将 MAX_ARRAY_LENGTH 的实例替换为 20。使用 #define 常量可提高可读性。

#define MAX_ARRAY_LENGTH 20

以下指令指示 CPP 从系统库中获取"stdio.h"并将文本添加到当前源文件中。下一行指示 CPP 从本地目录中获取"myheader.h"并将内容添加到当前源文件中。

#include <stdio.h>
#include "myheader.h"

现在，请看一下以下 #define 和 #undef 指令。它们指示 CPP 取消定义现有的 FILE_SIZE，并将其定义为 42。

#undef FILE_SIZE
#define FILE_SIZE 42

以下指令指示 CPP 仅在 MESSAGE 尚未定义时定义 MESSAGE。

#ifndef MESSAGE
   #define MESSAGE "You wish!"
#endif

如果定义了 DEBUG，则以下指令告诉 CPP 处理所附的语句。

#ifdef DEBUG
   /* Your debugging statements here */
#endif

如果您在编译时将 -DDEBUG 标志传递给 gcc 编译器，这将非常有用。这将定义 DEBUG，以便您可以在编译过程中动态地打开或关闭调试功能。

C 语言中的预定义宏

ANSI C 定义了许多宏。虽然每个宏都可以在编程中使用，但不应直接修改预定义的宏。

示例

让我们尝试以下示例 -

#include <stdio.h>

int main(){

   printf("File: %s
", __FILE__ );
   printf("Date: %s
", __DATE__ );
   printf("Time: %s
", __TIME__ );
   printf("Line: %d
", __LINE__ );
   printf("ANSI: %d
", __STDC__ );
}

输出

运行此代码时，将产生以下输出 -

File: main.c
Date: Mar 6 2024
Time: 13:32:30
Line: 8
ANSI: 1

预处理器运算符

C 预处理器提供以下运算符来帮助创建宏 -

示例:C 中的宏延续运算符 (\)

宏通常限制在一行中。宏延续运算符 (\) 用于延续过长而无法在一行中显示的宏。请看以下示例 -

#include <stdio.h>

#define message_for(a, b)  \
   printf(#a " and " #b ": We love you!
")

int main() {
   message_for(Ram, Raju);
}

输出

运行此代码时，将产生以下输出 -

Ram and Raju: We love you!

示例:C 语言中的字符串化运算符 (#)

字符串化运算符 (#)，也称为数字符号运算符，在宏定义中使用时，可将宏参数转换为字符串常量。

字符串化运算符只能在具有指定参数或参数列表的宏中使用。例如 -

#include <stdio.h>

#define  message_for(a, b)  \
   printf(#a " and " #b ": We love you!
")

int main() {

   message_for(Carole, Debra);
   return 0;
}

输出

运行代码并检查其输出 −

Carole and Debra: We love you!

示例:C 语言中的标记粘贴运算符 (##)

宏定义中的标记粘贴运算符 (##) 可合并两个参数。它允许将宏定义中的两个独立标记合并为一个标记。例如 -

#include <stdio.h>

#define tokenpaster(n) printf ("token" #n " = %d", token##n)

int main() {

   int token34 = 40;
   tokenpaster(34);
   return 0;
}

输出

运行此代码时，将产生以下输出 -

token34 = 40

示例:C 语言中的 Defined() 运算符

预处理器 Defined 运算符用于常量表达式中，用于判断标识符是否已使用 #define 定义。如果指定的标识符已定义，则值为 True(非零)。如果符号未定义，则值为 false(零)。

以下示例展示了如何在 C 程序中使用 defined 运算符 -

#include <stdio.h>

#if !defined (MESSAGE)
   #define MESSAGE "You wish!"
#endif

int main() {

   printf("Here is the message: %s
", MESSAGE);  
   return 0;
}

输出

运行代码并检查其输出 −

Here is the message: You wish!

C 语言中的参数化宏

CPP 的强大功能之一是能够使用参数化宏模拟函数。例如，我们可能有一些代码用于计算数字的平方，如下所示 -

int square(int x) {
    return x * x;
}

我们可以使用宏重写上述代码，如下所示 -

#define square(x) ((x) * (x))

带有参数的宏必须先使用 #define 指令定义，然后才能使用。参数列表括在括号中，并且必须紧跟在宏名称之后。宏名和左括号之间不允许有空格。

示例

以下示例演示了如何在 C 中使用参数化宏 -

#include <stdio.h>

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

int main() {

   printf("Max between 20 and 10 is %d
", MAX(10, 20));  
   return 0;
}

输出

运行此代码时，将产生以下输出 -

Max between 20 and 10 is 20