這張圖描述了從源文件到可執(zhí)行文件的整體步驟

這張圖展示了大體上步驟。

從代碼到運(yùn)行環(huán)境，編譯器提供了翻譯環(huán)境。在一個(gè)程序中，會(huì)存在多個(gè)文件 ，而每個(gè)源文件都會(huì)單獨(dú)經(jīng)過編譯器處理。

預(yù)編譯：
1，會(huì)將#include等頭文件所包含的內(nèi)容，庫函數(shù)全部拷貝過來
2，代碼中注釋的刪除
3，由#define所定義的符號(hào)全部替換進(jìn)代碼中
對(duì)預(yù)處理指令的操作

編譯：把C代碼翻譯成匯編代碼
1，語法分析（判斷是否存在語言的語法錯(cuò)誤而造成無法編譯）
2，詞法分析
3，語義分析（分析每句代碼的意思）
4，符號(hào)匯總（會(huì)將整個(gè)程序中的全局符號(hào)進(jìn)行匯總）

匯編
1，形成符號(hào)表

一個(gè)程序，兩個(gè)文件test.c與add.c,在test.c中，有

extern int add(int x,int y);//聲明對(duì)該函數(shù)引用，在其他文件中找該函數(shù)。

在匯編時(shí)，各個(gè)文件都會(huì)形參函數(shù)符號(hào)表，但extern并不會(huì)形成地址標(biāo)記，只是一個(gè)0x00。

鏈接：合并段表
符號(hào)表的合并與重定位檢查各個(gè)函數(shù)及其定義聲明

名示常量#define

define的預(yù)處理指令

#define MACRO substitution
預(yù)處理指令 宏 替換體

宏只是起到替換作用，在替換過程中不產(chǎn)生任何運(yùn)算
舉個(gè)例子

#define SUM 2+2
int num = SUM * SUM;

不了解的人可能會(huì)認(rèn)為是
num=44;
但，實(shí)際是替換作用
num=2+22+2;
這就是宏只起到替換作用的意思。

再來介紹一個(gè)原理性概念

記號(hào)
從技術(shù)角度來看，可以把宏的替換體看作是記號(hào)型字符串。而不是字符型字符串。在C預(yù)處理器記號(hào)是宏定義的替換體的中單獨(dú)的“詞”，用空白把詞分開。例如：

#define FOUR 2*2
#define FOURS 2 * 2

這兩個(gè)對(duì)于預(yù)處理器要看預(yù)處理器把這個(gè)替換體看成什么。如果是字符型字符串，這空格也會(huì)是字符串的一部分。但如果是記號(hào)型字符串，空格就會(huì)被認(rèn)為是分隔符，就和2*2是一個(gè)意思?？傊淳幾g器的規(guī)則。
總結(jié)一下

如果編譯器理解替換體是字符型字符串，那么空格就會(huì)被認(rèn)為是字符串的一部分
2 * 2就和2*2不是一個(gè)意思。
如果編譯器理解為記號(hào)型字符串，那么空格就會(huì)被認(rèn)為只是分隔符，并不影響?？崭癫凰闾鎿Q體的一部分
2 * 2和2乘2則是一個(gè)意思。

重定義常量

假設(shè)把MAX設(shè)為30，在文件中又把它重新定義為10.這個(gè)過程叫重定義常量但不同的標(biāo)準(zhǔn)有不同的規(guī)則。有一些允許重定義，但是會(huì)報(bào)警。ANSI標(biāo)準(zhǔn)則采用，只有新舊定義完全相同才允許重定義。
完全相同意味著替換體中必須記號(hào)完全相同，順序也必須相同 。

#define MAX 2 * 3
#define MAX 2 * 3

這才允許

#define MAX 2 * 3
#define MAX 2*3

這不符合那個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。（雖然我不知道這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的重定義有什么用，我比較菜）
注：根據(jù)一個(gè)大佬的建議，這類代碼非常致命,非常不好，最好不使用。

在#define中使用參數(shù)

在#define中也可以創(chuàng)建外形和作用與函數(shù)類似的類函數(shù)宏。
帶有函數(shù)的宏可以達(dá)到部分函數(shù)的作用。

#define	SQUARE(X) X*X
mul=SQUARE(2);

與函數(shù)調(diào)用有些相似。
同時(shí)最好使用足夠多的括號(hào)去確保運(yùn)算和結(jié)合性的正確。

mul=SQUARE（x++)

則會(huì)造成運(yùn)算不符合要求。

用宏參數(shù)創(chuàng)建字符串：#運(yùn)算符

#define PSQRA(X) printf("X is %d\n",((X)*(X));
#define PSQRB(X) printf("#X" is %d\n",((X)*(X));

這兩個(gè)是可以打印出不同的效果
#作為一個(gè)預(yù)處理運(yùn)算符，可以把記號(hào)轉(zhuǎn)換成字符串，如果X是一個(gè)宏形參，那么#X就是“X”的字符串的形參名。

這叫字符串化

int y=50;
PSQRA(y)
X is 2500
PSQRB(Y)
y is 2500
PSQRA(2+4)
X is 36
PSQRB(2+4)
2+4 is 36

這就是區(qū)別。

預(yù)處理器粘合劑：##運(yùn)算符

#運(yùn)算符可以作用于宏的替換體
而##運(yùn)算符也可以作用。

#define NUMBER(n) X##n
NUMBER(4)可展開為x4

例如

#include <stdio.h>
#define XNAME(N) x##N
#define PRINT(N) pritnf("x"#N"=%d\n",x##N);
int main(void)
{
	int XNAME(1) = 10;//x1=10
	int XNAME(2) = 20;//x2=10
	int x3 = 0;
	PRINT(1);//printf("x1=%d",x1);
	PRINT(2);//printf("x2=%d",x2);
	PRINT(3);//printf("x3=%d",x3);
}

變參宏：… 和_ _ VAG_ARGS_ _

一些函數(shù)可以接受數(shù)量可變的參數(shù)（就是沒有固定傳遞的參數(shù)的數(shù)量，如printf()和scanf()）。而宏也可以擁有這樣的能力。

#define PR(...) printf(_ _VAG_ARGS_ _)
PR("HELLO WORLD");//printf("HELLO WORLD");
PR("x1=%d,x2=%d",10,20);//printf(""x1=%d,x2=%d",10,20);

相當(dāng)于這樣的效果。
省略號(hào)只能代替最后的宏參數(shù)。不能在省略號(hào)加其他參數(shù)。

#define PR(x,...,y) #x #_ _VAG_ARGS_ _ #y

是不被允許的。

宏與函數(shù)

有相當(dāng)一部分的宏可以起到和函數(shù)一樣的效果，但到底該怎么選呢？
宏和函數(shù)可以達(dá)到同樣效果。宏比函數(shù)要簡(jiǎn)單一些，同時(shí)，在編譯器的消耗時(shí)間也要遠(yuǎn)小于函數(shù)。但是稍有不慎就會(huì)產(chǎn)生一些副作用，導(dǎo)致結(jié)果不可預(yù)測(cè)。
宏與函數(shù)的比較實(shí)際上就是關(guān)于時(shí)間與空間的比較。

宏在預(yù)編譯的時(shí)候會(huì)生成內(nèi)聯(lián)代碼，也就是會(huì)在程序中替換生成語句。如果調(diào)用20次，則會(huì)在程序中插入20行代碼。

但如果調(diào)用函數(shù)20次，函數(shù)也只有一份副本，節(jié)省了相當(dāng)一部分空間。但執(zhí)行函數(shù)時(shí)，要調(diào)用，再執(zhí)行，再返回，遠(yuǎn)比宏插入內(nèi)聯(lián)語句消耗的時(shí)間要多。

宏較函數(shù)也存在缺陷

• 當(dāng)宏較大時(shí)會(huì)增加代碼長(zhǎng)度。
• 宏是無法調(diào)試（在預(yù)編譯的時(shí)候就已完成替換），可能會(huì)出現(xiàn)問題。
• 宏由于不要求類型，會(huì)造成不嚴(yán)謹(jǐn)（這也是對(duì)于函數(shù)的一個(gè)好處，函數(shù)傳參會(huì)要求參數(shù)類型，而宏只會(huì)將參數(shù)當(dāng)作字符串處理，只要是int或float類型都可以）
• 宏可能會(huì)帶來運(yùn)算符優(yōu)先級(jí)的問題，使運(yùn)算不可預(yù)測(cè)。

自己按照情況去使用。如果使用宏容易出現(xiàn)副作用，那還是調(diào)用函數(shù)吧。

但要記住以下幾點(diǎn)

1，記住宏名中不允許有空格，但在替換字符串中可以有空格。ANSI C允許在參數(shù)列表中使用空格。

2，用括號(hào)把宏的參數(shù)和替換體括起來，正確展開，防止出現(xiàn)副作用。

3，一般用大寫字母表示宏常量，一般不全大寫表示宏函數(shù)

4，如果用宏來加快函數(shù)的運(yùn)行速度，要先確定宏和函數(shù)之間是否有差距。且，如果只使用一次那對(duì)速度加快影響不大。最好在多重嵌套中使用。

預(yù)處理指令

當(dāng)編譯器碰上#include 指令時(shí)，會(huì)查看后面文件名并把內(nèi)容添加到當(dāng)前文件中。

#include <stdio.h>//查找系統(tǒng)目錄文件
#include "mtfile.h"http://查找當(dāng)前工作目錄
#include "/usr/biff/file.h"http://查找/usr/biff/目錄

不同的系統(tǒng)有不同的規(guī)則，但<>與“”的規(guī)則是不變的。

通過頭文件的引用，我們才能使用各種函數(shù)。頭文件中有各種函數(shù)的聲明。再通過庫文件去調(diào)用函數(shù)的原型。

#undef指令

可以通過該指令去向之前#define定義的宏

#include <stdio.h>
#define MAX 10
#undef MAX
int main(void)
{
	printf("%d", MAX);
}

直接報(bào)錯(cuò)
#undef可以取消，某個(gè)宏的定義，可以用用來防止某個(gè)宏被重復(fù)定義，造成錯(cuò)誤。

從C預(yù)處理器的角度看已定義

預(yù)處理器在處理標(biāo)識(shí)符時(shí)遵循相同規(guī)則。當(dāng)預(yù)處理器發(fā)現(xiàn)一個(gè)標(biāo)識(shí)符時(shí)，會(huì)將其當(dāng)作已定義或未定義。而這里的已定義是由預(yù)處理器決定。如果該標(biāo)識(shí)符是由define定義的且沒有undef取消，那就是已定義。如果是定義的某個(gè)全局變量，那就是未定義（對(duì)預(yù)處理器而言）。

#define定義的宏的作用域從文件開頭開始，延申至文件結(jié)尾或者遇到#undef取消定義，如果跨文件使用，那使用的位置要在#include引用的文件后。

條件編譯

就跟條件判斷語句有著類似的意思。

#ifdef , #else , #endif

舉個(gè)例子

#include <stdio.h>
#define MAX 10
#undef MAX
#ifdef MAX
	#include <string.h>
	#define MIN 10
#endif // 
int main(void)
{
	printf("%d", MIN);
}

結(jié)果就是這個(gè)。
但屏蔽#undef

#include <stdio.h>
#define MAX 10
//#undef MAX
#ifdef MAX
	#include <string.h>
	#define MIN 10
#endif // 
int main(void)
{
	printf("%d", MIN);
}

可以運(yùn)行。
條件編譯指令與條件判斷語句類似。
只不過，條件判斷語句是判讀是否執(zhí)行，
二條件編譯指令是判斷是否進(jìn)行預(yù)編譯。
#endif用來結(jié)束該指令的范圍
再引入一個(gè)指令

#ifndef DEBUG

如果DEBUG未定義就執(zhí)行編譯，如果已定義就不執(zhí)行。

還有這幾個(gè)指令，非常接近條件判斷語句

#if ，#elif ,#else

#if和#elif與if和else if類似。但它們的后面接整形常量表達(dá)式。
0為假，非0為真
都是判斷是否進(jìn)行預(yù)編譯

可以通過條件編譯指令去防止某些文件被多次調(diào)用導(dǎo)致問題出現(xiàn)

#ifndef _FILE_H
#define _FILE_H
文件內(nèi)容
。
。
#endif

或者直接使用

#pragma once
//可以保證文件只是使用一次

offsetof函數(shù)

size_t offsetof( structName, memberName );

用于測(cè)算結(jié)構(gòu)體成員相對(duì)于起始位置的偏移量

實(shí)現(xiàn)

#define OFFSETOF(structName,memberName) (int)&(((struct structName*)0)->memberName)

從0地址處，開始向成員訪問再取地址在強(qiáng)轉(zhuǎn)成整形。

以上就是C語言編程之預(yù)處理過程與define及條件編譯的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于C語言預(yù)處理的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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