【C进阶】C程序是怎么运作的呢？-- 程序环境和预处理(下)

? ? ? ? 这是程序环境和预处理的下半篇文章。至此，关于c语言知识点:从编译到运行的过程已讲解完毕。传送🚪，上半篇： http://t.csdnimg.cn/hvxmr

? ? ? ? 本章涉及的知识点： 宏和函数对比、命名约定、#undef、命令行定义、条件编译、文件包含以及其他预处理指令。

3. 预处理详解

3.2.6 宏和函数对比

? ? ? ? 下面两种方式求两个数的较大值,谁优，谁劣？

#include<stdio.h>
//函数的实现
int Max(int x, int y)
{
	return x > y ? x : y;
}

//宏的实现
#define MAX(x,y) ((x)>(y)?(x):(y))

int main()
{
	int a = 0;
	int b = 0;
	//输入
	scanf("%d %d",&a,&b);
	//1.函数返回较大值
	int m1 = Max(a, b);
	printf("%d\n",m1);

	//2.使用宏 
	int m2 = MAX(a, b);//等价于 ((a)>(b)?(a):(b));
	printf("%d\n",m2);
	return 0;
}

宏通常被应用于执行简单的运算

比如在两个数中找出较大的一个

#define MAX(a, b) ((a)>(b)?(a):(b))

那为什么不用函数来完成这个任务？

原因有二：

从函数返回

📃函数调用的时间花费:
1.函数调用前准备（ 传参、函数栈帧空间的维护)

2.主要运算?
3.函数返回，返回值的处理，函数栈帧的销毁

涉及到函数栈帧的内容,传送门👉: http://t.csdnimg.cn/DtDhX

使用宏定义

📃宏定义的时间花费:
2.主要运算（写成宏就把1，3步骤省略掉了） 不用建立函数栈帧，也就没有它的销毁

2??更为重要的是函数的参数必须声明为特定的类型。

? ? ? ? 如何理解：

2??宏是没法调试的?

????????宏有时候可以做函数做不到的事情。比如：宏的参数可以出现类型，但是函数做不到。(因为类型是不可能作为参数给函数传参的，函数传参传的是变量、数组、指针等)

?例子:?

#define MALLOC(num,type) (type*)malloc(num*sizeof(type))
int main()
{
    //函数传参
	int* p = (int*)mallloc(10 * sizeof(int));
	if (p == NULL)
	{
		perror("malloc fail!");
		return;
	}

    //宏传参
	int* p2 = MALLOC(10, int);//类型作为参数,传参方便多了
	if (p2 == NULL)
	{
		perror("malloc fail!");
		return;
	}
    MALLOC(10,float);
}

编译指令：

//linux 环境演示

gcc -D ARRAY_SIZE=10 programe.c

3.5 条件编译

????????在编译一个程序的时候我们如果要将一条语句（一组语句）编译或者放弃是很方便的。因为我们有条件编译指令。

比如说：

????????调试性的代码，删除可惜，保留又碍事，所以我们可以选择性的编译

#include <stdio.h>
#define __DEBUG__
int main()
{
     int i = 0;
     int arr[10] = {0};
     for(i=0; i<10; i++)
     {
     arr[i] = i;
     #ifdef __DEBUG__
         printf("%d\n", arr[i]);//为了观察数组是否赋值成功。 
     #endif //__DEBUG__
     }
     return 0;
}

常见的条件编译指令：

1.常量表达式?

1.
#if 常量表达式
 //...
#endif
//常量表达式由预处理器求值
如：
#define __DEBUG__ 1
#if __DEBUG__
 //..
#endif

注意：预处理期间，其实处理都是文本呀，代码处理的过程中，编译指令是有的，不需要编译的，就把它删了，需要后面编译的代码会留着。

所以右图中int a=2；不需要删除的原因在这里。

2.多个分支的条件编译

2.多个分支的条件编译
#if 常量表达式
 //...
#elif 常量表达式
 //...
#else
 //...
#endif

该编译放到这个代码里头，不该编译就删掉了?

3.判断是否被定义

if defined和ifdef是相同的，都是用于检查某个标识符是否已经定义的预处理指令

它们在C和C++中是等效的。

????????使用?ifdef?或?if defined?可以根据某个标识符是否已经定义来进行条件编译。如果标识符已经通过?#define?或其他方式定义过，则执行?ifdef?或?if defined?后面的代码块；否则，忽略该代码块。

#define DEBUG_MODE

#ifdef DEBUG_MODE
    // 调试模式下的代码
    printf("执行调试代码\n");
    // ...
#endif

????????在上述示例中，#define DEBUG_MODE?定义了一个名为?DEBUG_MODE?的宏。在?#ifdef DEBUG_MODE?的代码块中，可以放置调试模式下需要执行的代码。如果?DEBUG_MODE?宏已经被定义，那么代码块中的代码将会被执行；否则，代码块将被忽略。

????????请注意，ifdef?和?if defined?仅用于在编译时进行条件判断，而不是在运行时。它们用于根据不同的编译配置或条件选择性地包含或排除代码块，从而实现更灵活的程序控制。

图解：

if defined(MAX)

#ifdef MAX?

把宏注释掉，用ifdef

同理可得!define和#ifndef:

#define

先来看没有用#define定义的时候，define(MAX)条件判断为假，!define(MAX)判断为真。

下面是已经定义的情况

?#ifndef

下面是 "#ifndef" 指令的基本语法：

#ifndef 宏名称
    // 如果宏名称未定义，则执行的代码
#endif

????????如果名为 "宏名称" 的宏未定义，那么在预处理阶段将包含 "#ifndef" 块中的代码。如果该宏已定义，则会跳过块中的代码。

4.嵌套指令

#if defined(OS_UNIX)//如果定义过这个值

????????#ifdef OPTION1

????????????????unix_version_option1 ();

????????#endif

????????#ifdef OPTION2

????????????????unix_version_option2 ();

????????#endif

#elif defined(OS_MSDOS)

????????#ifdef OPTION2

????????????????msdos_version_option2 ();

????????#endif

#endif

?3.6 文件包含

3.6.1 头文件被包含的方式：

/ usr / include

C : \Program Files ( x86 ) \Microsoft Visual Studio 12.0 \VC\include

// 这是 VS2013 的默认路径

• 库文件包含

?#include <filename.h>

查找头文件直接去标准路径下去查找，如果找不到就提示编译错误。

解决思路：

①使用#ifndef条件编译

#ifndef __TEST_H__
#define __TEST_H__
//头文件的内容
#endif   //__TEST_H__

②使用pragma once防止头文件被反复多次的包含?

#pragma once

vscode编译器:

以上①②两者写法均可防止文件重复包含。

注： 推荐《高质量C/C++编程指南》中附录的考试试卷（很重要）。

笔试题：

1. 头文件中的 ifndef/define/endif是干什么用的?

????????头文件中的ifndef/define/endif是用于防止头文件被重复包含，以避免编译错误。ifndef用于判断某个标识符是否已经被定义，如果未被定义，则继续执行define指令，定义该标识符，并执行后续的代码；如果已经被定义，则跳过后续的代码，直接执行endif指令。这样可以确保头文件只被包含一次。

2. #include 和 #include "filename.h"有什么区别?

????????#include <filename.h>是用于包含系统头文件，编译器会先在系统目录中查找该头文件；而#include "filename.h"是用于包含用户自定义的头文件，编译器会先在当前目录中查找该头文件，如果未找到，则会在系统目录中查找。

4. 其他预处理指令

#error
#pragma
#line
...
不做介绍，自己去了解。
#pragma pack()在结构体部分介绍。

参考《C语言深度解剖》学习

本章完。