【C语言回顾】预处理

前言
1. 简单概要
2. 预处理命令讲解
结语

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上期回顾: 【C语言回顾】编译和链接
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前言

各位小伙伴大家好！上期小编给大家讲解了C语言中的编译和链接，接下来我们讲解一下预处理！

1. 简单概要

预定义符号：在C语言等编程语言中，预定义符号是指在标准库或系统头文件中已经定义的常量、宏和字符串。这些符号通常用于表示特定的含义，如数学函数、字符串操作符等。预定义符号的使用可以帮助程序员简化代码编写，提高可读性。
#define 定义常量：在C语言中，使用 #define 指令可以定义常量。常量是一种数据类型，其值一旦被确定就不能改变。通过 #define 定义的常量，可以在程序中的多个地方使用，而无需重复指定其值。
#define定义宏：宏（macro）是C语言中的一个重要概念，它允许程序员定义一些文本块，这些文本块可以在程序的不同部分被多次使用。宏的定义通常以 #define 开始，后面跟一个标识符（通常是大写字母），然后是宏的参数列表。当宏被调用时，它会替换掉源代码中的宏名，并执行宏体中的代码。
带有副作用的宏参数：宏参数本身并不存储任何值，它们只是起到占位的作用。然而，有些宏可能会对编译器产生额外的操作或影响，这种宏被称为具有“副作用”的宏。例如，某些宏可能会改变控制流、执行算术运算或其他非纯函数行为。
宏替换的规则：宏替换遵循一定的规则。首先，宏名必须是大写的；其次，在宏体内可以使用花括号 {} 来包裹代码块；最后，宏替换只发生在预处理阶段，即在编译器真正编译源代码之前。
宏函数的对比：宏函数和普通函数在功能上有一些相似之处，但它们之间也有明显的区别。宏函数不具有函数调用的典型特征，如返回值、参数类型检查等。此外，宏函数不会被编译器优化，因此它们的执行速度可能不如普通函数快。
#和##：在C语言中，# 和 ## 是两个特殊的预处理标记，用于连接字符串。# 用于连接字符串中的第一个字符，而 ## 用于连接字符串中的所有后续字符。这两个标记主要用于格式化输出，特别是在配合使用 printf 等标准库函数时。
命名约定：C语言中的变量名、函数名和结构体名等都遵循一定的命名约定。这些约定有助于提高代码的可读性和可维护性。常见的命名约定包括：使用下划线来区分单词、避免使用保留字、使用驼峰命名法等。
#undef：在C语言中，使用 #undef 指令可以取消之前定义的宏。当 #undef 被用来取消某个宏的定义时，该宏在程序中不再有效，也不会被执行。
命令行定义：C语言支持从命令行界面接收输入，并将这些输入赋值给变量。这可以通过使用 getchar() 或 fgets() 等标准库函数来实现。
条件编译：C语言提供了条件编译指令，如 #if、#else 和 #endif，允许程序员根据某些条件选择性地编译代码的一部分。条件编译可以根据不同的编译环境或配置选项来调整代码的行为，从而提高代码的可移植性和适应性。
头文件的包含：在C语言中，使用 #include 指令可以将其他头文件包含到当前源文件中。这使得程序员可以重用已有的代码片段，减少重复劳动，提高代码的可复用性。
其他预处理指令：除了上述提到的预处理指令外，C语言还支持其他一些预处理指令，如 #pragma、#error 和 #warning 等。这些指令用于提供额外的编译指示或警告信息，帮助程序员理解和解决编译问题。

2. 预处理命令讲解

C语言的预处理是编译过程的一个早期阶段，它主要负责处理源代码中的预处理指令（也称为预处理命令）。这些指令以#开头，并在程序的实际编译之前由预处理器执行。以下是C语言中常见的预处理指令及其详细解释：

#define
- 这是一个宏定义指令，用于为代码中的常量或代码片段定义别名。
- 它可以带有一个参数（称为函数式宏），也可以不带参数（称为对象式宏）。
- 示例：
```
#define PI 3.14159
#define SQUARE(x) ((x) * (x))
```
#undef
- 取消之前由#define定义的宏。
- 示例：
```
#undef PI
```
#include
- 用于包含其他文件的内容，通常用于包含头文件（.h文件）。
- 有两种形式：#include <filename>（用于系统头文件）和#include "filename"（用于用户定义的头文件）。
- 示例：
```
#include <stdio.h>
#include "myheader.h"
```
#if, #elif, #else, #endif
- 这些指令用于条件编译。它们允许根据某些条件包含或排除代码段。
- 可以与defined()操作符一起使用，以检查某个宏是否已定义。
- 示例：
```
#if DEBUG
    printf("Debugging information\n");
#endif
```
#ifdef, #ifndef
- 这两个指令是#if defined(macro)和#if !defined(macro)的简写形式。
- 用于检查某个宏是否已定义或未定义。
- 示例：
```
#ifdef DEBUG
    // Debugging code here
#endif
```
#line
- 更改__LINE__和__FILE__宏的输出，以反映后续的源代码行来自不同的文件或行号。
- 通常在由其他工具（如词法分析器或语法分析器）生成的代码中看到。
- 示例：
```
#line 100 "newfile.c"
```
#error
- 这是一个预处理指令，用于在编译时生成错误消息。
- 这在检查编译器版本、平台兼容性等方面很有用。
- 示例：
```
#if __STDC__ == 0
    #error "Not a standard C compiler"
#endif
```
#pragma
- 这是一个特定于编译器的预处理指令，用于为编译器提供非标准的指令。
- 不同的编译器可能对#pragma有不同的解释。
- 示例（GCC特定）：
```
#pragma GCC diagnostic push
#pragma GCC diagnostic ignored "-Wunused-variable"
// Code that generates "unused variable" warning
#pragma GCC diagnostic pop
```