第六章编译预处理

第六章编译预处理 本章学习重点：掌握不带参数的宏定义的格式及使用方法；掌握带参数的宏定义的格式及使用方法；掌握文件包含的格式及使用方法；掌握条件编译的格式及使用方法。

第十四讲宏定义、文件包含和条件编译 一、不带参数的宏定义二、带参数的宏定义三、文件包含处理四、条件编译练一练本章小结结束

一、不带参数的宏定义 【思考题6-1】输入圆的半径，求圆的周长、面积（要求使用无参宏定义圆周率）。（一）程序分析在程序中要用到无参宏定义，要注意例程开头的宏定义语句的书写格式，掌握程序在编译之前怎样替换该宏？返回到本章目录

（二）编写程序代码如下： #define PI 3.1415926 /*PI是宏名，3.1415926为用来替换宏名的常数*/ main() { float radius,length,area; printf("Input a radius: "); scanf("%f",&radius); length=2*PI*radius; /*引用无参宏求周长*/ area=PI*radius*radius; /*引用无参宏求面积*/ printf("length=%.2f,area=%.2f\n",length,area); } 返回到本章目录

（三）调试程序及运行结果 程序中输入圆的半径值2.4，程序的运行结果如下：返回到本章目录

1．不带参数的宏定义 （1）不带参数宏定义的一般形式如下：其中，#define是宏定义的命令，标识符和字符串之间用空格分开。标识符称为“宏名”，通常使用大写英文字母和有直观意义的标识符命名，以区别于源程序中的其他标识符。字符串又称为宏体，一般是常数、关键字、语句、表达式，也可以是空白。 #define 宏名字符串返回到本章目录

（2）功能。不带参数的宏定义的功能是将宏体字符串符号化。在程序中凡出现该宏名的位置，经编译预处理的加工，都被替换成对应的宏体字符串，称之为“宏展开”。（2）功能。不带参数的宏定义的功能是将宏体字符串符号化。在程序中凡出现该宏名的位置，经编译预处理的加工，都被替换成对应的宏体字符串，称之为“宏展开”。由于宏定义不是C语句，不必也不能在行末加分号。返回到本章目录

2．关于宏的几点说明 （1）使用宏名代替一个字符串，可以减少程序中重复书写某些字符串的工作量，增加程序的可读性，而且不易出错。（2）编译预处理时，将程序中PI用3.1415926代替，与宏调用的过程相反，这种将宏名替换成字符串的过程称为“宏展开”。（3）C语言中，用宏名替换一个字符串是简单的转换过程，不作语法检查。若将宏体的字符串中符号写错了，宏展开时照样代入，只有在编译宏展开后的源程序时才会提示语法错误。返回到本章目录

2．关于宏的几点说明 （4）一个宏名只能被定义一次，否则会出现重复定义的错误。（5）宏定义可以嵌套。在宏体中，可以出现已定义的宏名，例如： #define PI 3.1415926 #define PIR (PI*r) /*PI为已定义的宏名*/ （6）如果宏定义一行书写不下，可用反斜线“\”和回车键来结束本行，然后在下一行继续书写。返回到本章目录

2．关于宏的几点说明 （7）程序中出现的由双引号括起来的字符串，即使和宏名相同，也不进行宏替换。例如，在输出函数printf()中如果在双引号内有与宏名相同的字符串，也不认为是宏，只认为是普通字符串原样输出。（8）宏定义命令行放在源程序的函数外时，宏名的作用域从宏定义命令行开始到本源文件结束。（9）宏名的作用域可以使用#undef命令终止，形式如下： #undef 标识符返回到本章目录

二、带参数的宏定义 【思考题6-2】求两个数a和b中的最大值，要求用带参数的宏定义来实现。（一）程序分析这个程序可以使用函数来实现，但这里我们要求用带参数的宏定义来实现该功能。要注意带参数的宏定义的格式及在编译前进行替换的方式。返回到本章目录

（二）编写程序代码 #define MAX(a,b) ((a)>(b)?(a):(b)) /*MAX为带参数的宏定义，a、b为其参数*/ main() { int a,b,max; printf("\nPlease input 2 integer number:"); scanf("%d%d",&a,&b); max=MAX(a,b); /*求a和b中的最大数，MAX为带参数的宏定义*/ printf("the max value is :%d",max); } 返回到本章目录

（三）调试程序及运行结果 程序输入两个整数3和5，程序运行结果如下：返回到本章目录

3．带参数的宏定义 1）带参数宏定义的一般格式 2）带参数的宏的调用和展开（1）带参数的宏的调用格式如下（2）带参数的宏展开。带参数的宏展开是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。 #define宏名（形式参数表）字符串宏名（实参表）返回到本章目录

4．关于带参数的宏定义的几点说明（1）定义有参数的宏时，宏名应当与参数表的左括号紧紧相连。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。4．关于带参数的宏定义的几点说明（1）定义有参数的宏时，宏名应当与参数表的左括号紧紧相连。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）宏定义时，应将整个字符串以及其中的各个参数均用圆括号括起来，以确保宏展开后字符串中各个参数的计算顺序的正确性，避免出现错误。（3）在宏定义中的形参是标识符，而宏展开的实参可以是表达式。（4）虽然有参数的宏与有参数的函数确实有相似之处，但不同之处更多，主要有以下几个方面。返回到本章目录

① 调用有参函数时，是先求出实参的值，然后再复制一份给形参。而展开有参宏时，只是将实参简单地置换形参。 ② 在有参函数中，形参是有类型的，所以要求实参的类型与其一致；而在有参宏中，形参是没有类型信息的，因此用于置换的实参，什么类型都可以。有时，可利用有参宏的这一特性，实现通用函数的功能。 ③ 函数调用是在程序运行中处理的，临时给它分配存储单元。而宏代换是在编译时进行的，并不给它分配存储单元，不进行数值的传递，也没有返回值。 ④ 函数的形参和实参都要求定义类型，而且二者要求一致，若二者不一致时，还要进行类型转换。而对于宏则不存在此类问题，宏没有类型，参数也没有类型，它们都仅是一种符号代表，宏展开时只是进行对应符号的代换。 ⑤ 在程序中使用宏时，宏展开后源程序会变长。而函数调用不会使源程序变长。 ⑥ 宏代换不占程序运行时间，只占编译时间。而函数调用则占运行时间（分配单元、保留现场、值传递、返回）。返回到本章目录

三、文件包含处理 【思考题6-3】修改【思考题6-2】，要求将【思考题6-2】中的带参数宏定义语句单独放在一个头文件中，主函数单独放在一个源程序文件中，功能同【思考题6-2】。（一）程序分析将一部分内容放到一个头文件中，在编译预处理时，将头文件内容先替换到文件包含语句部分，然后再进行编译。注意头文件和源程序的组成。返回到本章目录

（二）编写程序代码 （1）in6_3.h的内容： #define MAX(a,b) ((a)>(b)?(a):(b)) /*MAX为带参数的宏定义，a、b为其参数*/ （2）主程序内容： #include "in6_3.h" /*文件包含命令，将in6_3.h头文件包含到该程序中*/ main() { int a,b,max; printf("\nPlease input 2 integer number:"); scanf("%d%d",&a,&b); max=MAX(a,b); /*求a和b中的最大数，MAX为带参数的宏定义*/ printf("the max value is :%d",max); } （三）调试程序及运行结果程序运行结果同【思考题6-2】的例程结果。返回到本章目录

5．文件包含处理 （1）编译预处理的文件包含功能。 ① 编译预处理的文件包含功能是一个源程序通过#include命令把另外一个源文件的全部内容嵌入到源程序中来。 ② 编译预处理程序把#include命令行中所指定的源文件的全部内容放到源程序的#include命令行所在的位置。 ③ 在编译时并不是作为两个文件连接，而是作为一个源程序编译，得到一个目标文件。返回到本章目录

（2）文件包含#include命令格式主要有以下两种。（2）文件包含#include命令格式主要有以下两种。 ① 只检索C语言编译系统所确定的标准目录，格式如下： ② 首先对使用包含文件的源文件所在的目录进行检索，若没有找到指定的文件，再在标准目录中检索，格式如下：（3）#include命令的嵌套使用。当一个程序中使用#include命令嵌入一个指定的包含文件时，被嵌入的文件中还可以使用#include命令，又可以包含另外一个指定的包含文件。 #include <文件名> #include "文件名" 返回到本章目录

四、条件编译 【思考题6-4】输入一行字母字符，根据需要设置条件编译，使之能将字母全改为大写输出，或全改为小写字母输出。（一）程序分析定义一个常量LETTER，通过判断LETTER的值来对某些程序进行条件编译。当LETTER值为1时将字符串str中的全部字符转换成大写字母，否则将大写字母转换成小些字母。注意条件编译的语句格式。返回到本章目录

（二）编写程序代码 #include "string.h" #define LETTER 1 main() { char str[100], c; int i; i=0; printf("\nPlease input a string:\n"); gets(str); /*注意：如果要输入带空格的字符串必须用gets函数*/ 返回到本章目录

（三）调试程序及运行结果 输入一个字符串"Hello,all the world people!"，程序将这一串小写字符变成大写字符"HELLO,ALL THE WORLD PEOPLE!"。程序运行结果如下：返回到本章目录

while((c=str[i])!='\0') { i++; #ifdef LETTER if(c>='a' && c<='z') c=c-32; #else if(c>='A' && c<='Z') c=c+32; #endif printf("%c", c); } } 返回到本章目录

6．条件编译 所谓条件编译，是指对源程序进行选择性编译。 1）#ifdef命令（或#ifndef命令）（1）#ifdef命令的一般格式如下（2）功能。#ifdef命令的功能是如果“标识符”已经被#define命令定义过，则编译程序段1，否则编译程序段2。 #ifdef 标识符程序段1 [#else 程序段2] #endif 返回到本章目录

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。 利用条件编译，还可使同一源程序既适合于调试（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。 #ifndef命令格式与#ifdef命令一样，功能正好与之相反。返回到本章目录

2）#if命令 （2）#if命令一般格式如下：（2）功能。#if命令的功能是当表达式为非0（“逻辑真”）时，编译程序段1，否则编译程序段2。 #if 常量表达式程序段1 [#else 程序段2] #endif 返回到本章目录

（3）条件编译和if语句的区别。 ① if语句控制某些语句是否被执行，#if命令控制着某个程序段是否被编译。 ② 用if语句调试程序成功后，其调试语句仍被编译成目标代码，只是不再执行，成为废码。而使用条件编译调试程序成功后，其调试语句不再被编译，不生成目标代码，没有废码产生，空间借用率较高。返回到本章目录

练一练 【练习6-1】设计一个程序，从3个数中找最大数，用带参数的宏定义实现。解：因为条件语句可以通过一条语句实现求3个数中最大值的功能，所以可以设一个带3个参数的宏定义，宏的值用一个条件语句来实现。注意：在宏体部分的每一个参数和整个宏体都要用圆括号括起来，以防止宏展开时出错。返回到本章目录

源程序如下： #define MAX(a,b,c) ((a)>(b)?((a)>(c)?(a):(c)):((b)>(c))?(b):(c)) main() { int a,b,c,max; printf("\nPlease input 3 int number:"); scanf("%d%d%d",&a,&b,&c); max= MAX(a,b,c); printf("\nThe max number is:%d",max); } 程序运行结果如下：返回到本章目录

【练习6-2】用条件编译方法实现以下功能：输入一行电报文字，任选两种输出方式，一为原文输出，二为将字母变成其下一个字母（如'a'变成'b'，'b'变成'c'，依次类推，最后'z'变成'a'，其他字符不变）。用#define命令来控制是否要译成密码，例如：【练习6-2】用条件编译方法实现以下功能：输入一行电报文字，任选两种输出方式，一为原文输出，二为将字母变成其下一个字母（如'a'变成'b'，'b'变成'c'，依次类推，最后'z'变成'a'，其他字符不变）。用#define命令来控制是否要译成密码，例如： #define CHANGE 1 则输出密码。若： #define CHANGE 0 则不译成密码，按原文输出。返回到本章目录

解：当字母不为'z'或'Z'时，将字母变成其下一个字母，就是将字母的ASCII码值加1即可实现；当字母为'z'或'Z'时，令该字母等于'a'或'A'。条件编译可以用#ifdef命令来实现。解：当字母不为'z'或'Z'时，将字母变成其下一个字母，就是将字母的ASCII码值加1即可实现；当字母为'z'或'Z'时，令该字母等于'a'或'A'。条件编译可以用#ifdef命令来实现。源程序如下： #include "string.h" #define CHANGE 1 /*可将1改为0，则进行字母替换*/ main() { char str[100],ch; int i,len; printf("\nPlease input a string:"); gets(str); len=strlen(str); 返回到本章目录

#if CHANGE for(i=0;i<len;i++) if(str[i]>= 'a'&&str[i]<'z'|| str[i]>= 'A'&&str[i]<'Z') str[i]=str[i]+1; else { if(str[i]== 'z') str[i]= 'a'; else if(str[i]== 'Z') str[i]= 'Z'; } #endif puts(str); } 返回到本章目录

程序运行结果如下： 返回到本章目录

本章小结 • C程序的编译可分为编译预处理和正式编译两个步骤。编译预处理是在将源程序生成目标文件之前，对源程序的加工。正确使用编译预处理命令可以有效提高程序的开发效率。 • C语言提供了多种预处理命令，常用的有宏定义、文件包含和条件编译。 • 宏定义命令为#define，是用一个标识符来代表一个字符串，这个字符串可以是常量、变量或表达式。在宏展开中将用该字符串代替宏名。宏定义还可以带参数，宏展开时除用字符串代替宏名外，还应用实参代替形参。返回到本章目录

本章小结 • 文件包含命令为#include，它可以把一个或多个文件嵌入到另一个源文件中进行编译，结果将生成一个目标文件。 • 条件编译根据条件成立与否，选择编译程序中满足条件的程序段，便于程序调试，并使生成的目标程序较短，减少内存开销，提高程序运行效率。返回到本章目录

第六章 编译预处理