编译预处理

第6章编译预处理第6章编译预处理计算机学院C课组第6章编译预处理6.1宏定义所谓“宏”就是将一个标识符定义成一串符号。完成定义的命令称为“宏定义”或预处理命令。这个“标识符”称为“宏名”。在C语言中，使用关键字“#define”定义宏。定义宏又称为编译预处理命令。宏名通常都用大写字母组成，以区另于一般变量名、数组名、指针变量名。宏分为无参宏和带参宏两种。第6章编译预处理6.1.1不带参数的宏定义格式：#define宏名字符串功能：定义宏名对应于一串符号。关于宏定义注意以下几点：（1）字符串不带双引号。（2）宏名的前后应有空格，以便准确的辨认宏名。（3）每个Ｃ预处理命令都占用一行；本命令不是语句，其后不要跟分号(；)。（4）在一串符号中如果出现运算符，要注意替换后的结果，通常可以在合适的位置上加括号。第6章编译预处理当定义了宏名后，在源程序中就可以“引用宏”。源程序开始编译前，将会把源程序清单中所引用的宏名替换成对应的一串符号，然后再编译源程序。替换的过程称为“宏替换”，也称为“宏扩展”。第6章编译预处理【例6.1】求三角形的周长、面积和体积。#definePI3.14159main(){floatl,s,r,v;printf(inputredius:\n);scanf(%f,&r);l=2.0*PI*r;s=PI*r*r;v=3.0/4*PI*r*r*r;printf(l=%10.4f\ns=%10.4f\n,v=%10.4f\n,l,s,v);}运行时输入：inputredius:4↙l=25.1328s=50.2655v=150.7966第6章编译预处理(5)宏定义也有定义域,它的定义域是从开始定义处到本程序文件的结尾。所以一般都将宏定义放在源程序开头。如果终止使用宏，可以使用编译预处理命令“#undef”来终止宏的定义域，即宏的定义域应该是从定义处到文件尾或命令“#undef”出现处。#definePI3.14159/*定义宏PI为3.14159*/┆s=PI*r*r;/*此处宏引用是正确的*/#undef/*取消宏*/┆s=PI*r*r;第6章编译预处理（6）在宏定义的一串字符中可以出现已经定义过的另一个宏名，称为嵌套宏定义。例如：#definePI3.14159#defineSPI*r*r┆printf(“S=%f\n”,S);最后一个语句进行宏替换后的过程是先将宏名“S”替换成“PI*r*r”,然后再将其中的宏名“PI”替换成“3.14159”，最终结果是“printf(“S=%f\n”,3.14159*r*r);”。第6章编译预处理【例6.2】嵌套宏定义。#defineR3.0#definePI3.14159#defineL2*PI*R#defineSPI*R*Rmain(){printf(L=%f\nS=%f\n,L,S);}运行结果为：L=18.849540S=28.274310第6章编译预处理使用宏的目的:(1)提高效率,在修改数据时只改写一次#define命令，就可以将全部程序中的宏都得到修改。#definearray_size1000intarray[array_size];(2)提高程序的通用性，宏名并不代表内存变量，不分配内存。第6章编译预处理【例6.3】要求编写一个程序，从输入的1000个实数中寻找并输出最大数和最小数。#defineN5main(){floatf[N],max,min;inti;for(i=0;iN;i++)scanf(%f,&f[i]);max=min=f[0];for(i=0;iN;i++){if(maxf[i])max=f[i];/*判断并保存当前最大数*/if(minf[i])min=f[i];/*判断并保存当前最小数*/}printf(max=%fmin=%f\n,max,min);}分析：1、数据描述2、算法设计第6章编译预处理6.1.2带参宏的定义和引用格式：#define宏名(形参表)字符串功能：定义宏名对应于一串字符。【例6.4】带参数的宏的展开。#definePI3.1415926#defineS(r)PI*r*rmain(){floata,area;a=3.5;area=S(a);printf(r=%f\narea=%f\n,a,area);}运行结果为：r=3.500000area=38.484509第6章编译预处理总结(1)宏替换是简单的字符串替换，即使带入的参数是表达式，也不计算值；但函数的实参先要计算值。(2)宏调用通过宏展开完成，是在预编译中进行的，宏替换不占运行时间,只占编译时间；而函数调用是在程序运行时进行的，占运行时间(分配单元、保留现场、值传递、返回)，因此，函数调用需保留现场。(3)宏展开会增加程序代码的长度，但降低运行的时间，相反，函数则可以减短程序长度，却增加运行时间。(4)宏名无类型,宏替换不存在类型问题,也不需要分配内存单元；而函数要求类型一致，形参要分配内存单元。(5)调用函数只能得到一个返回值；而用宏可以设法得到几个值。第6章编译预处理【例6.5】一次宏调用得到了三个值。#definePI3.1415926#defineC(R,L,S,V)L=2*PI*R;S=PI*R*R;V=4.0/3*PI*R*R*Rmain(){floatr,l,s,v;scanf(%f,&r);C(r,l,s,v);printf(r=%6.2f,l=%6.2,s=%6.2,v=%6.2\n,r,l,a,v);}第6章编译预处理(6)使用宏次数多展开后程序会更加长；而函数调用多次也不会使程序加长。【例6.6】将输出格式定义成宏，通过调用宏来打印运行结果。#definePRprintf#defineNL\n#defineD%d#defineD1DNL#defineD2DDNL#defineD3DDDNL#defineD4DDDDNL#defineS%s第6章编译预处理main(){inta=1,b=2,c=3,d=4;charstring[]=CHINA;PR(D1,a);PR(D2,a,b);PR(D3,a,b,c);PR(D4,a,b,c,d);PR(S,string);}运行结果为：1121231234CHINA第6章编译预处理6.2文件包含处理格式1：#include包含文件名格式2：#include包含文件名其中：包含的文件是由C语言的语句和编译预处理命令组成的文本文件。调用格式1（包含文件用“双引号”括住），系统先在本程序文件所在的磁盘和路径下寻找包含文件；若找不到，再按系统规定的路径搜索包含文件。调用格式2（包含文件用“尖括号”括住），则系统仅按规定的路径搜索包含文件。第6章编译预处理说明：⑴由于系统函数及某些宏的定义都是存放在系统文件中，其内容一般都要求放在源程序的头部，所以把这些文件称为“头文件”，其扩展名一般为“.h”。⑵为了减少寻找包含文件时出错，通常都使用格式1的双引号方式。⑶由于包含文件的内容全部出现在源程序清单中，所以包含文件的内容必须是C语言的源程序清单。否则，在编译源程序时，会出现编译错误。⑷包含文件除了可以将系统函数和系统宏定义包含到用户程序中，还有一个很重要的功能，是将多个源程序清单合并成一个源程序后进行编译。第6章编译预处理【例6.7】改写例6.61．文件f.h的内容如下：#definePRprintf#defineNL\n#defineD%d#defineD1DNL#defineD2DDNL#defineD3DDDNL#defineD4DDDDNL#defineS%s第6章编译预处理注意（1）f.h文件也可以是“.c”为扩展名的文件，但“.h”为扩展名更能表示出此文件的性质。（2）系统编译时并不是作为两个文件进行连接的，而是作为一个源程序编译，得到一个目标文件（.obj）文件，因此被包含的也应是源文件而不是目标文件。(3)头文件除包含函数的原型和宏定义外，还可以包含结构体类型定义（见第八章）和全局变量定义等。（4）如果有文件f.c包含文件2，而文件2又用到文件1的内容，则可在f.c文件中用两个include命令分别包含文件2和文件1，而文件1应出现在文件2之前。即在f.c中定义：#includef1.c#includef2.c第6章编译预处理【例6.8】多个源程序文件处理。假定有下列三个源程序文件：f1.c、f2.c、f.c；其中在f.c文件中调用f2.c,f2.c文件又调用f1.c。源程序文件f1.c的功能是：求二个数中大数floatmax2(floatx,floaty){if(xy)return(x);elsereturn(y);}第6章编译预处理源程序文件f2.c的功能是：求三个数中最大数floatmax3(floatx,floaty,floatz){floatm;m=max2(max2(x,y),z);return(m);}源文件f.c的功能是读入数据，并调用函数输出结果#includef1.c#includef2.cmain(){floatx1,x2,x3,max;scanf(%f,%f,%f,&x1,&x2,&x3);max=max3(x1,x2,x3);printf(maxf((%f,%f,%f)=%f\n,x1,x2,x3,max);}第6章编译预处理#includefile2.cfile1.cABfile2.cf.cAB(a)(b)(c)图6.1文件包含示意图第6章编译预处理6.3条件编译三种形式：1.格式：#ifdef宏名程序段1#else程序段2#endif功能：在编译预处理时，判断宏名是否在前面已定义过。第6章编译预处理说明：(1)宏名是标识符。可以是前面已定义过的宏名，也可以是前面没有定义过的宏名。若前面已定义过，则编译“程序段1”，不编译“程序段2”；若前面没有定义，则不编译“程序段1”，编译“程序段2”。(2)命名中的#else及其后的程序段2可以省略。省略时，若在前面已定义过宏名，则编译程序段1；宏名未定义，则不编译程序段1。第6章编译预处理#defineIBMPC┆#ifdefIBM#defineINTEGER_SIZE16#else#defineINTEGER_SIZE32#endif第6章编译预处理#defineDEBUG┆#ifdefDEBUGprintf(x=%d,y=%d,z=%d\n,x,y,z);#endif第6章编译预处理2.格式：#ifndef宏名程序段1#else程序段2#endif第6章编译预处理说明(1)其中的宏名是标识符。可以是前面已定义过的宏名，也可以是前面没有定义过的宏名。(2)命令中的#else及其后的程序段2可以省略。省略时，若在前面对宏名没有定义，则编译程序段1；若宏名已定义，则不编译程序段1。例如，在以下程序之前没有出现#defineIBMPC命令行，则INTEGER_SIZE为16；否则INTEGER_SIZE为32。#ifndefIBMPC#defineINTEGER_SIZE16#else#defineINTEGER_SIZE32#endif第6章编译预处理3.格式：#if条件程序段1#else程序段2#endif其中，条件是常量表达式。若其值为非0，则条件成立，否则条件不成立。功能：在编译预处理时，判定条件表达式是否定义过(一般是用#define)，如果定义过，则编译“程序段1”，不编译“程序段2”；否则，不编译“程序段2”编译“程序段2”。第6章编译预处理说明（1）命令中的“条件”通常是一个符号常量，利用定义该符号常量时所给的值来确定条件否成立。（2）命令中的“#else”及其后的程序段2可以省略。省略时，条件成立，则编译段1；条件不成立，则不编译程序段1。即：#if条件程序段1#endif第6章编译预处理【例6.9】输入一行字母，根据需要设置条件编译，将字母全改为大写输出，或全改为小写输出。#includestdio.h#defineLETTER1main(){charst