淺談C語言中預(yù)處理

曾祥宇　王璐瑤　張珂鷺

摘 要：C語言是一種計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語言。它既有高級語言的特點(diǎn)，又具有匯編語言的特點(diǎn)。它可以作為系統(tǒng)設(shè)計(jì)語言，編寫工作系統(tǒng)應(yīng)用程序，也可以作為應(yīng)用程序設(shè)計(jì)語言，編寫不依賴計(jì)算機(jī)硬件的應(yīng)用程序。C語言在很多方面都可以用，不僅僅是在軟件開發(fā)上，各類科研都是需要用到C語言的。具體應(yīng)用比如我是學(xué)硬件的，單片機(jī)以及嵌入式系統(tǒng)都可以用C來開發(fā)。C語言發(fā)展如此迅速，而且成為最受歡迎的語言之一，主要因?yàn)樗哂袕?qiáng)大的功能。許多著名的系統(tǒng)軟件，如DBASE Ⅲ PLUS、DBASE Ⅳ 都是由C 語言編寫的。用C語言加上一些匯編語言子程序，就更能顯示C語言的優(yōu)勢了。

關(guān)鍵詞：C語言；預(yù)處理；宏定義

編譯預(yù)處理是C語言一個(gè)重要且特別的功能.在進(jìn)行C語言程序設(shè)計(jì)時(shí)，靈活使用編譯預(yù)處理技術(shù)可使源程序模塊化結(jié)構(gòu)好，更加清晰和便于閱讀，并易于調(diào)試和移植。所謂預(yù)處理是指在進(jìn)行編譯的第一遍掃描（詞法掃描和語法分析）之前所做的工作。預(yù)處理是C語言的一個(gè)重要功能， 它由預(yù)處理程序負(fù)責(zé)完成。當(dāng)對一個(gè)源文件進(jìn)行編譯時(shí)，系統(tǒng)把自動(dòng)引用預(yù)處理程序?qū)υ闯绦蛑械念A(yù)處理部分作處理，處理完畢自動(dòng)進(jìn)入對源程序的編譯。在嵌入式系統(tǒng)編程中不管是內(nèi)核的驅(qū)動(dòng)程序還是應(yīng)用程序的編寫，涉及大量的預(yù)處理與條件編譯，這樣做的好處主要體現(xiàn)在代碼的移植性強(qiáng)以及代碼的修改方便等方面。因此引入了預(yù)處理與條件編譯的概念。

在C語言的程序中可包括各種以符號#開頭的編譯指令，這些指令稱為預(yù)處理命令。預(yù)處理命令屬于C語言編譯器，而不是C語言的組成部分。通過預(yù)處理命令可擴(kuò)展C語言程序設(shè)計(jì)的環(huán)境。

1 預(yù)處理的工作方式

預(yù)處理的行為是由指令控制的。這些指令是由#字符開頭的一些命令。

#define指令定義了一個(gè)宏——用來代表其他東西的一個(gè)命令，通常是某一個(gè)類型的常量。預(yù)處理會(huì)通過將宏的名字和它的定義存儲(chǔ)在一起來響應(yīng)#define指令。當(dāng)這個(gè)宏在后面的程序中使用到時(shí)，預(yù)處理器“擴(kuò)展”了宏，將宏替換為它所定義的值。

#include指令告訴預(yù)處理器打開一個(gè)特定的文件，將它的內(nèi)容作為正在編譯的文件的一部分“包含”進(jìn)來。例如，下面這行命令：

#include。指示預(yù)處理器打開一個(gè)名字為stdio.h的文件，并將它的內(nèi)容加到當(dāng)前的程序中。預(yù)處理器的輸入是一個(gè)C語言程序，程序可能包含指令。預(yù)處理器會(huì)執(zhí)行這些指令，并在處理過程中刪除這些指令。預(yù)處理器的輸出是另外一個(gè)程序：原程序的一個(gè)編輯后的版本，不再包含指令。預(yù)處理器的輸出被直接交給編譯器，編譯器檢查程序是否有錯(cuò)誤，并經(jīng)程序翻譯為目標(biāo)代碼。 C語言的預(yù)處理主要有三個(gè)方面的內(nèi)容：宏定義，文件包含以及條件編譯。本文主要討論前兩者。

2 宏定義命令——#define

使用#define命令并不是真正的定義符號常量，而是定義一個(gè)可以替換的宏。被定義為宏的標(biāo)示符稱為“宏名”。在編譯預(yù)處理過程時(shí)，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”。

在C語言中，宏分為有參數(shù)和無參數(shù)兩種。

2.1 無參數(shù)的宏

其定義格式如下：

#define宏名 字符串

在以上宏定義語句中，各部分的含義如下：

第一，#：表示這是一條預(yù)處理命令（凡是以“#”開始的均為預(yù)處理命令）。第二，define：關(guān)鍵字“define”為宏定義命令。第三，宏名：是一個(gè)標(biāo)示符，必須符合C語言標(biāo)示符的規(guī)定，一般以大寫字母標(biāo)示宏名。第四，字符串：可以是常數(shù)，表達(dá)式，格式串等。在前面使用的符號常量的定義就是一個(gè)無參數(shù)宏定義。

Notice：

預(yù)處理命令語句后面一般不會(huì)添加分號，如果在#define最后有分號，在宏替換時(shí)分號也將替換到源代碼中去。在宏名和字符串之間可以有任意一個(gè)空格。

Eg：#define PI 3.14

在使用宏定義時(shí)，還需要注意以下幾點(diǎn)：

第一，宏定義是宏名來表示一個(gè)字符串，在宏展開時(shí)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(dá)式，預(yù)處理程序?qū)λ蛔魅魏螜z查。如有錯(cuò)誤，只能在編譯已被宏展開后的源程序時(shí)發(fā)現(xiàn)。第二，宏定義必須寫在函數(shù)之外，其作用域?yàn)楹甓x命令起到源程序結(jié)束。第三，宏名在源程序只能夠若用引號括起來，則預(yù)處理程序不對其作宏替換。第四，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(shí)由預(yù)處理程序?qū)訉犹鎿Q。第五，習(xí)慣上宏名可用大寫字母表示，以方便與變量區(qū)別。但也允許用小寫字母。

2.2 帶參數(shù)的宏

#define命令定義宏時(shí)，還可以為宏設(shè)置參數(shù)。與函數(shù)中的參數(shù)類似，在宏定于中的參數(shù)為形式參數(shù)，在宏調(diào)用中的參數(shù)稱為實(shí)際參數(shù)。對帶參數(shù)的宏，在調(diào)用中，不僅要宏展開，還要用實(shí)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

在定義帶參數(shù)的宏時(shí)，宏名和形參表之間不能有空格出現(xiàn)，否則，就將宏定義成為無參數(shù)形式，而導(dǎo)致程序出錯(cuò)。

Eg：#define ABS（x） （x）<0？-（x）：（x）

以上的宏定義中，如果x的值小于0，則使用一元運(yùn)算符（-）對其取負(fù)，得到正數(shù)。

3 文件包含——include

當(dāng)一個(gè)C語言程序由多個(gè)文件模塊組成時(shí)，主模塊中一般包含main函數(shù)和一些當(dāng)前程序?qū)Ｓ玫暮瘮?shù)。程序從main函數(shù)開始執(zhí)行，在執(zhí)行過程中，可調(diào)用當(dāng)前文件中的函數(shù)，也可調(diào)用其他文件模塊中的函數(shù)。

如果在模塊中要調(diào)用其他文件模塊中的函數(shù)，首先必須在主模塊中聲明該函數(shù)原型。一般都是采用文件包含的方法，包含其他文件模塊的頭文件。

文件包含中指定的文件名即可以用引號括起來，也可以用尖括號括起來，格式如下：

#include<文件名>或#include“文件名”

如果使用尖括號<>括起文件名，則編譯程序?qū)⒌紺語言開發(fā)環(huán)境中設(shè)置好的 include文件中去找指定的文件。

因?yàn)镃語言的標(biāo)準(zhǔn)頭文件都存放在include文件夾中，所以一般對標(biāo)準(zhǔn)頭文件采用尖括號；對編程自己編寫的文件，則使用雙引號。如果自己編寫的文件不是存放在當(dāng)前工作文件夾，可以在#include命令后面加在路徑。

#include命令的作用是把指定的文件模塊內(nèi)容插入到#include所在的位置，當(dāng)程序編譯鏈接時(shí)，系統(tǒng)會(huì)把所有#include指定的文件鏈接生成可執(zhí)行代碼。文件包含必須以#開頭，表示這是編譯預(yù)處理命令，行尾不能用分號結(jié)束。

4 結(jié)語

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)全球化熱潮的不斷推進(jìn)，人類社會(huì)進(jìn)入了一個(gè)新的信息時(shí)代，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)被廣泛應(yīng)用到經(jīng)濟(jì)發(fā)展的各個(gè)領(lǐng)域中，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)成為促進(jìn)企業(yè)快速健康發(fā)展、推動(dòng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)增長乃至使一個(gè)國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展邁上一個(gè)新臺階的重要推動(dòng)力。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王波.關(guān)于C語言中預(yù)處理的應(yīng)用技巧[J].計(jì)算機(jī)時(shí)代，2003（6）.

[2] 魏燦秋，蒲小瓊. C語言中的編譯預(yù)處理技術(shù)及其靈活運(yùn)用[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用，1998（6）.

作者簡介：曾祥宇（1995—），男，遼寧遼陽人，沈陽理工大學(xué)學(xué)生。

王璐瑤（1996—），男，山東東營人，沈陽理工大學(xué)學(xué)生。

張珂鷺（1995—），男，遼寧凌源人，沈陽理工大學(xué)學(xué)生。