9	預處理命令	1
9.1	概述	1
9.2	宏定義	1
9.2.1	無參宏定義	1
9.2.2	帶參宏定義	4
9.3	文件包含	8
9.4	條件編譯	9
9.5	本章小結(jié)	11

9	預處理命令
9.1	概述
    在前面各章中，已多次使用過以“#”號開頭的預處理命令。如包含命令#include，宏定義命令#define等。在源程序中這些命令都放在函數(shù)之外，而且一般都放在源文件的前面，它們稱為預處理部分。
    所謂預處理是指在進行編譯的第一遍掃描(詞法掃描和語法分析)之前所作的工作。預處理是Ｃ語言的一個重要功能，它由預處理程序負責完成。當對一個源文件進行編譯時，系統(tǒng)將自動引用預處理程序?qū)υ闯绦蛑械念A處理部分作處理，處理完畢自動進入對源程序的編譯。
    Ｃ語言提供了多種預處理功能，如宏定義、文件包含、條件編譯等。合理地使用預處理功能編寫的程序便于閱讀、修改、移植和調(diào)試，也有利于模塊化程序設計。本章介紹常用的幾種預處理功能。
9.2	宏定義
    在Ｃ語言源程序中允許用一個標識符來表示一個字符串，稱為“宏”。被定義為“宏”的標識符稱為“宏名”。在編譯預處理時，對程序中所有出現(xiàn)的“宏名”，都用宏定義中的字符串去代換，這稱為“宏代換”或“宏展開”。
    宏定義是由源程序中的宏定義命令完成的。宏代換是由預處理程序自動完成的。
    在Ｃ語言中，“宏”分為有參數(shù)和無參數(shù)兩種。下面分別討論這兩種“宏”的定義和調(diào)用。
9.2.1	無參宏定義
無參宏的宏名后不帶參數(shù)。
其定義的一般形式為：
    #define  標識符  字符串
其中的“#”表示這是一條預處理命令。凡是以“#”開頭的均為預處理命令。“define”為宏定義命令。“標識符”為所定義的宏名。“字符串”可以是常數(shù)、表達式、格式串等。
在前面介紹過的符號常量的定義就是一種無參宏定義。此外，常對程序中反復使用的表達式進行宏定義。
例如：
    #define M (y*y+3*y)
它的作用是指定標識符M來代替表達式(y*y+3*y)。在編寫源程序時，所有的(y*y+3*y)都可由M代替，而對源程序作編譯時，將先由預處理程序進行宏代換，即用(y*y+3*y)表達式去置換所有的宏名M，然后再進行編譯。
【例9.1】
#define M (y*y+3*y)
main(){
  int s,y;
  printf("input a number:  ");
  scanf("%d",&y);
  s=3*M+4*M+5*M;
  printf("s=%d\n",s);
}
 
上例程序中首先進行宏定義，定義M來替代表達式(y*y+3*y),在s=3*M+4*M+5* M中作了宏調(diào)用。在預處理時經(jīng)宏展開后該語句變?yōu)椋?s=3*(y*y+3*y)+4*(y*y+3*y)+5*(y*y+3*y);
但要注意的是，在宏定義中表達式(y*y+3*y)兩邊的括號不能少。否則會發(fā)生錯誤。如當作以下定義后：
    #difine M y*y+3*y
在宏展開時將得到下述語句：
    s=3*y*y+3*y+4*y*y+3*y+5*y*y+3*y；
這相當于：
    3y2+3y+4y2+3y+5y2+3y；
顯然與原題意要求不符。計算結(jié)果當然是錯誤的。因此在作宏定義時必須十分注意。應保證在宏代換之后不發(fā)生錯誤。
對于宏定義還要說明以下幾點：
1)	宏定義是用宏名來表示一個字符串，在宏展開時又以該字符串取代宏名，這只是一種簡單的代換，字符串中可以含任何字符，可以是常數(shù)，也可以是表達式，預處理程序?qū)λ蛔魅魏螜z查。如有錯誤，只能在編譯已被宏展開后的源程序時發(fā)現(xiàn)。
2)	宏定義不是說明或語句，在行末不必加分號，如加上分號則連分號也一起置換。
3)	宏定義必須寫在函數(shù)之外，其作用域為宏定義命令起到源程序結(jié)束。如要終止其作用域可使用# undef命令。
例如：
    #define PI 3.14159
    main()
    {
      ……
    }
    #undef PI
f1()
{
      ……
    }
表示PI只在main函數(shù)中有效，在f1中無效。
4)	宏名在源程序中若用引號括起來，則預處理程序不對其作宏代換。
【例9.2】
#define OK 100
main()
{
  printf("OK");
  printf("\n");
}
 
上例中定義宏名OK表示100，但在printf語句中OK被引號括起來，因此不作宏代換。程序的運行結(jié)果為：OK這表示把“OK”當字符串處理。
5)	宏定義允許嵌套，在宏定義的字符串中可以使用已經(jīng)定義的宏名。在宏展開時由預處理程序?qū)訉哟鷵Q。
例如：
    #define PI 3.1415926
#define S PI*y*y          /* PI是已定義的宏名*/
對語句：
    printf("%f",S);
在宏代換后變?yōu)椋?    printf("%f",3.1415926*y*y);
6)	習慣上宏名用大寫字母表示，以便于與變量區(qū)別。但也允許用小寫字母。
7)	可用宏定義表示數(shù)據(jù)類型，使書寫方便。
例如：
    #define STU struct stu
在程序中可用STU作變量說明：
    STU body[5],*p;
            #define INTEGER int
在程序中即可用INTEGER作整型變量說明：
    INTEGER a,b;
應注意用宏定義表示數(shù)據(jù)類型和用typedef定義數(shù)據(jù)說明符的區(qū)別。
宏定義只是簡單的字符串代換，是在預處理完成的，而typedef是在編譯時處理的，它不是作簡單的代換，而是對類型說明符重新命名。被命名的標識符具有類型定義說明的功能。
請看下面的例子：
    #define PIN1 int *
    typedef (int *) PIN2;
從形式上看這兩者相似， 但在實際使用中卻不相同。 
下面用PIN1，PIN2說明變量時就可以看出它們的區(qū)別：
PIN1 a,b;在宏代換后變成:
    int *a,b;
表示a是指向整型的指針變量，而b是整型變量。
然而：
    PIN2 a,b;
表示a,b都是指向整型的指針變量。因為PIN2是一個類型說明符。由這個例子可見，宏定義雖然也可表示數(shù)據(jù)類型， 但畢竟是作字符代換。在使用時要分外小心，以避出錯。
8)	對“輸出格式”作宏定義，可以減少書寫麻煩。
【例9.3】中就采用了這種方法。
#define P printf
#define D "%d\n"
#define F "%f\n"
main(){
  int a=5, c=8, e=11;
  float b=3.8, d=9.7, f=21.08;
  P(D F,a,b);
  P(D F,c,d);
  P(D F,e,f);
}
 
9.2.2	帶參宏定義
    Ｃ語言允許宏帶有參數(shù)。在宏定義中的參數(shù)稱為形式參數(shù)，在宏調(diào)用中的參數(shù)稱為實際參數(shù)。
    對帶參數(shù)的宏，在調(diào)用中，不僅要宏展開，而且要用實參去代換形參。
帶參宏定義的一般形式為：
    #define  宏名(形參表)  字符串
在字符串中含有各個形參。
帶參宏調(diào)用的一般形式為：
    宏名(實參表)；  
例如：
    #define M(y) y*y+3*y      /*宏定義*/
       ……
    k=M(5);                   /*宏調(diào)用*/
……    
在宏調(diào)用時，用實參5去代替形參y，經(jīng)預處理宏展開后的語句為：
     k=5*5+3*5
【例9.4】
#define MAX(a,b) (a>b)?a:b
main(){
  int x,y,max;
  printf("input two numbers:    ");
  scanf("%d%d",&x,&y);
  max=MAX(x,y);
  printf("max=%d\n",max);
}
 
上例程序的第一行進行帶參宏定義，用宏名MAX表示條件表達式(a>b)?a:b，形參a,b均出現(xiàn)在條件表達式中。程序第七行max=MAX(x,y)為宏調(diào)用，實參x,y，將代換形參a,b。宏展開后該語句為：
    max=(x>y)?x:y;
用于計算x,y中的大數(shù)。
對于帶參的宏定義有以下問題需要說明：
1. 帶參宏定義中，宏名和形參表之間不能有空格出現(xiàn)。
   例如把：
       #define MAX(a,b) (a>b)?a:b
寫為：
    #define MAX  (a,b)  (a>b)?a:b
將被認為是無參宏定義，宏名MAX代表字符串 (a,b) (a>b)?a:b。宏展開時，宏調(diào)用語句：
    max=MAX(x,y);
將變?yōu)椋?    max=(a,b)(a>b)?a:b(x,y);
這顯然是錯誤的。
2. 在帶參宏定義中，形式參數(shù)不分配內(nèi)存單元，因此不必作類型定義。而宏調(diào)用中的實參有具體的值。要用它們?nèi)ゴ鷵Q形參，因此必須作類型說明。這是與函數(shù)中的情況不同的。在函數(shù)中，形參和實參是兩個不同的量，各有自己的作用域，調(diào)用時要把實參值賦予形參，進行“值傳遞”。而在帶參宏中，只是符號代換，不存在值傳遞的問題。
3. 在宏定義中的形參是標識符，而宏調(diào)用中的實參可以是表達式。
【例9.5】
#define SQ(y) (y)*(y)
main(){
  int a,sq;
  printf("input a number:    ");
  scanf("%d",&a);
  sq=SQ(a+1);
  printf("sq=%d\n",sq);
}
 
上例中第一行為宏定義，形參為y。程序第七行宏調(diào)用中實參為a+1，是一個表達式，在宏展開時，用a+1代換y，再用(y)*(y) 代換SQ，得到如下語句：
    sq=(a+1)*(a+1);
這與函數(shù)的調(diào)用是不同的，函數(shù)調(diào)用時要把實參表達式的值求出來再賦予形參。而宏代換中對實參表達式不作計算直接地照原樣代換。
4. 在宏定義中，字符串內(nèi)的形參通常要用括號括起來以避免出錯。在上例中的宏定義中(y)*(y)表達式的y都用括號括起來，因此結(jié)果是正確的。如果去掉括號，把程序改為以下形式：
【例9.6】
#define SQ(y) y*y
main(){