第9章预处理

教学内容:9.1宏处理9.2文件包含9.3条件编译教学要求:1.理解预处理功能在程序设计中的作用。2.掌握宏定义的使用。3.掌握文件包含、条件编译的应用。第9章预处理编译预处理编译预处理是指，在对源程序进行编译之前，系统将自动引用预处理程序对源程序中的预处理部分作处理；然后再将处理的结果，和源程序一起进行编译，以得到目标代码。宏定义是由源程序中的宏定义命令完成的。宏代换是由预处理程序自动完成的。在Ｃ语言中，“宏”分为有参数和无参数两种。使用宏定义的优点（1）可提高源程序的可维护性,可移植性（2）减少源程序中重复书写字符串的工作量1.不带参数的宏定义（1）无参宏定义的一般格式#define标识符语言符号字符串9.1宏处理define:为宏定义关键字；标识符:定义的宏名，通常用大写字母取名，以便于与变量区别；语言符号字符串:即宏体,可以是常数、表达式、格式串等。例如：#definePI3.1415926定义了一个符号常量PI，表示用标识符PI替换3.1415926。在编译预处理时，会将程序代码中所有的PI都用3.1415926替换。2.关于不带参数的宏定义的几点说明：（1）宏名一般用大写字母表示，便于与变量名区别；一般将字符个数较多的字符串用一个宏名替换，减少程序中多处引用字符串书写错误。（2）宏定义是用宏名来表示一个字符串，在宏展开时以该字符串取代宏名，这只是一种简单的代换，预处理程序对它不作任何检查。如有错误，只能在编译已被宏展开后的源程序时发现。（3）宏定义不是语句，在行末不加分号，如加上分号则连分号也一起置换。（4）宏定义必须写在函数之外，其作用域为宏定义命令起到源程序结束。如要终止其作用域可使用#undef命令。例如：#definePI3.14159main(){……}#undefPI/*终止宏定义PI*/min(){....}表示PI只在main函数中有效，在min中无效。（5）宏名在源程序中若用引号括起来，则预处理程序不对其作宏代换。（6）宏定义可以嵌套，但嵌套的宏定义名要是已经定义的宏名。在宏展开时由预处理程序层层替换。例如：#defineR14.256#definePI3.1415926#defineSPI*R*R/*PI、R是已定义的宏名*/则语句printf(%f,s);在宏代换后变为printf(%f,3.1415926*14.256*14.256);（7）可用宏定义表示数据类型，使书写方便。例如：#defineSTUint在程序中可用STU替换数据类型int。例9.1不带参数的宏的程序#includestdio.h#definePI3.115926#defineSTRINGThisisatestmain(){floatr,s;printf(STRING\n);scanf(%f,&r);while(r0){s=PI*r*r;printf(s=%10.3f\n,s);scanf(%f,&r);}}宏定义不是Ｃ语句，所以不能在行尾加分号。否则，宏展开时，会将分号作为宏体中的1个字符。在宏展开时，预处理程序仅以宏体替换宏名，而不作任何检查例9.2在进行宏定义时，可以引用已定义的宏名。#definePI3.1415926#defineLPI*r*2#defineARPI*r*r#defineVOAR*r*3/4main(){floatr;printf(Inputaradius:);scanf(%f,&r);printf(length=%.2f,area=%.2f,L,AR);printf(vo=%.2f\n,VO);}在进行宏定义时，可以引用已定义的宏名,层层置换例9.3#defineN2#defineMN+1#defineNUM2M+1main(){inti;for(i=1;i=NUM;i++)printf(“%d\n”,i);}宏展开后的等价程序如下:main(){inti;/**/for(i=1;i=6;i++)printf(“%d\n”,i);}NUM宏展开：2*N+1+1再宏展开：2*2+1+13．带参宏定义（1）带参宏定义格式：#define宏名(形参表)宏体（2）带参宏调用格式：宏名(实参表)（3）宏展开：用宏调用提供的实参字符串，直接置换宏定义命令行中相应形参字符串，非形参字符保持不变带参宏定义说明（1）定义有参宏时，宏名与左圆括号之间不能留有空格。否则，Ｃ编译系统将空格以后的所有字符均作为替代字符串，而将该宏视为无参宏。（2）有参宏的展开，只是将实参作为字符串，简单地置换形参字符串，而不做任何语法检查。在定义有参宏时，在所有形参外和整个字符串外，均加一对圆括号。例9.4带参数的宏#defineDS(a)1.0/amain(){floatr1,r2,r;r1=5.5;r2=50.8;r=DS(r1)+DS(r2);printf(“R=%f\n”,1.0/r);}运行结果:R=4.962700形参：a实参：r1,r2例9.5带参数的宏#includestdio.h#defineF(a)a*a/*宏名F,形参a*/main(){intx=3,y=4,b,z;b=x+y;z=F(x+y);/*展开为z=x+y*x+y;*/printf(b=%d\nz=%d\n,b,z);}4.带参的宏和带参函数区别（1）在函数调用时，是先求出实参表达式的值，再传递给形参，而宏定义只是简单的字符替换；（2）函数调用是在程序运行时处理的，分配存储单元，而宏展开（调用）是在编译预处理时进行的，展开时不分配内存单元，不进行值传递，没有返回值的概念；（3）对函数实参和形参都要定义类型，而宏不存在类型，宏定义时字符串可以是任何类型数据，一律看成字符串，宏名也没类型，只是一个符号表示，展开时代入指定的符号即可。（4）定义带参数的宏,可以实现一些简单的函数功能。#defineMAX(x,y)(x)(y)?(x):(y)main(){inta,b,c,t;t=MAX(a+b,c+d);/*展开后为t=(a+b)(c+d)?(a+b):(c+d)*/}如果第一行写成：#defineMAX(x,y)xy?x:y则展开后为t=a+bc+d?a+b:c+d;因为置换展开是用“表达式”对等的置换“形参表”中的参数。例9.6带参数的宏的宏体中有（）#defineSA(i)i*i#defineSB(j)(j)*(j)main(){inta,b,x,y;a=3;b=7;x=SA(a+b)/SA(a+b);/*x=a+b*a+b/a+b*a+b*/y=SB(a+5)/SB(b+2);/*y=(a+5)*(a+5)/(b+2)*(b+2)*/printf(“x=%d,y=%d\n”,x,y);}运行结果:x=54,y=639.2文件包含1．文件包含的概念文件包含是指，一个源文件可以将另一个源文件的全部内容包含进来。2．文件包含处理命令的格式＃include“包含文件名”或＃include包含文件名两种格式的区别仅在于：（1）使用双引号：系统首先到当前目录下查找被包含文件，如果没找到，再到系统指定的“包含文件目录”（由用户在配置环境时设置）去查找。（2）使用尖括号：直接到系统指定的“包含文件目录”去查找。一般地说，使用双引号比较保险。3．文件包含的优点一个大程序，通常分为多个模块，并由多个程序员分别编程。有了文件包含处理功能，就可以将多个模块共用的数据（如符号常量和数据结构）或函数，集中到一个单独的文件中。这样，凡是要使用其中数据或调用其中函数的程序员，只要使用文件包含处理功能，将所需文件包含进来即可，不必再重复定义它们，从而减少重复劳动。4．说明（1）编译预处理时，预处理程序将查找指定的被包含文件，并将其复制到#include命令出现的位置上。（2）常用在文件头部的被包含文件，称为“标题文件”或“头部文件”，常以“h”（head）作为后缀，简称头文件。在头文件中，除可包含宏定义外，还可包含外部变量定义、结构类型定义等。（3）一条包含命令，只能指定一个被包含文件。如果要包含n个文件，则要用n条包含命令。（4）文件包含可以嵌套，即被包含文件中又包含另一个文件。Atypefile2.c/*显示file2.c内容*/fun2(){printf(“file2include\n”);}Atypefile1.c#include“file2.c”/*包含file2.c文件*/fun1(){printf(“file1include\n”);fun2();}Atypeexpfile.c#include“file1.c”/*包含file1.c文件*/main(){printf(“expfileinclude\n”);fun1();printf(“end\n”);}9.3条件编译条件编译允许只编译源程序中满足条件的程序段，使生成的目标程序较短，从而减少了内存的开销并提高了程序的效率。条件编译可有效地提高程序的可移植性，并广泛地应用在商业软件中，为一个程序提供各种不同的版本。（1）在不同的系统中，一个int型数据占用的内存字节数可能是不同的。（2）利用条件编译，还可使同一源程序即适合于调试（进行程序跟踪、打印较多的状态或错误信息），又适合高效执行要求。1.第一种形式#ifdef标识符程序段1[#else程序段2#endif]如果标识符（宏定义的标识符）已被#define命令定义过则对程序段1进行编译；否则对程序段2进行编译。如果没有程序段2，本格式中的#else可以没有，即可以写为：#ifdef标识符程序段#endif例9.7条件编译实例1#includestdio.h#defineTED10main(){#ifdefTEDprintf(Hi,Ted\n);#elseprintf(Hi,Anyone\n);#endif#ifndefRALPHprintf(RAPLHnotdefined\n);#endif}2.第二种形式#ifndef标识符程序段1#else程序段2#endif与第一种形式的区别是将“ifdef”改为“ifndef”。它的功能是，如果标识符未被#define命令定义过则对程序段1进行编译，否则对程序段2进行编译。这与第一种形式的功能正相反。3.第三种形式#if常量表达式程序段1#else程序段2#endif它的功能是，如常量表达式的值为真(非0)，则对程序段1进行编译，否则对程序段2进行编译。可以使程序在不同条件下，完成不同的功能。例9.8条件编译实例2#includestdio.h#defineMAX10main(){#ifMAX99printf(compileforarraygreaterthan99);#elseprintf(compileforsmallarray);#endif}例9.9条件编译实例3#defineLETTER1main(){charstr[20]=“Clabguage”,c;inti=0;while((c=str[i]!=‘\0’){i++;#ifLETTERif(c=‘a’&&c=‘z’)c=c–32;#elseif(c=‘A’&&c=‘Z’)c=c+32;#endifprintf(“%c”,c);}}运行结果：CLANGUAGE同学们再见