一、预定义符号

C语言设置了一些预定义符号，可以直接使用，预定义符号也是在预处理期间处理的。

1.__FILE__      //进行编译的源文件

2.__LINE__     //文件当前的行号

3.__DATE__    //文件被编译的日期

4.__TIME__    //文件被编译的时间

5.__STDC__   //如果编译器遵循ANSI C，其值为1，否则未定义

printf("file:%s line:%d\n", __FILE__ , __LINE__ );

二、#define定义常量

基本语法：
#define name stuff

举个例子：
#define MAX 1000
#define reg register //为 register这个关键字，创建⼀个简短的名字
#define do_forever for(;;) //⽤更形象的符号来替换⼀种实现
#define CASE break;case //在写case语句的时候⾃动把 break写上。
// 如果定义的 stuff过⻓，可以分成⼏⾏写，除了最后⼀⾏外，每⾏的后⾯都加⼀个反斜杠(续⾏符)。
#define DEBUG_PRINT printf("file:%s\tline:%d\t \
 date:%s\ttime:%s\n" ,\
 __FILE__,__LINE__ , \
 __DATE__,__TIME__ )

思考：在define定义标识符的时候，要不要在最后加上 ；？建议不要加上，这样容易导致问题。比如下面的一个场景。

#define MAX 1000;

if(condition)
    max=MAX;
    //等替换为：
    max=1000;;//本行包括两句代码，一句赋值，一句空
else
    max=0;

由于空语句的分号隔开了if else，所以本段代码if和else并没有匹配，是完全独立的两段代码，在编译时else没有对应的if会报语法出错。

三、#define定义宏

#define机制包括了一个规定，允许把参数替换到文本中，这种实现通常称为宏（macro）或定义宏(define macro)。下面是宏的申明方式：

#define name( parament-list ) stuff;

其中parament-list是由逗号隔开的符号表，它们可能出现在stuff中。

注意：

参数列表的左括号必须与name紧邻，如果二者之间有任何空白存在，参数列表就会被解释为stuff的一部分。

例1

#define SQUARE(x) x*x

这个宏接收一个参数x，如果在上述声明之后，你把SQUARE(5)；置于程序中，预处理器就会用5*5来替换原表达式。

警告：

这个宏存在一个问题：SQUARE( 5 + 1 );

乍一看这段代码结果是36，事实上它将打印11，为什么？

替换文本时，参数x替换成5+1，所以语句实际上是5 + 1 * 5 + 1；（=11）

这样就比较清晰了，由替换产生的表达式并没有照预期的次序进行求值。

在宏定义加上两个括号，这个问题便轻松的解决了：

#define SQUARE(x)  (x) * (x)

例2

#define DOUBLE(x) (x) + (x)

警告：

定义中我们使用了括号，避免了之前的问题，但是这个宏可能会出现新的错误。

 10 * DOUBLE(5)；结果是多少呢？

我们的预期结果是100，但事实上结果是55，因为我们发现替换后：

10  *（5）+（5）；

乘法运算先于定义宏定义的加法，所以出现了55的非预期结果。

这个问题的解决方法就是在宏定义的表达式两边加一对括号就可以了。

#define DOUBLE(x) ((x)+(x))

提示

所有用于对数值表达式进行求值的宏定义都应该用这种方式加上括号，避免在使用宏时由于参数中的操作符或邻操作符之间不可预料的相互作用。

四、带有副作用的宏参数

当宏参数在宏的定义中出现超过一次的时候，如果参数带有副作用，那么你在使用这个宏的时候就可以出现危险，导致不可预测的后果，副作用就是表达式求值的时候出现永久性效果。

例如：
x+1;//不带副作用
x++;//带有副作用

MAX宏

可以证明具有副作用的参数所引起的问题。

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

x=5;
y=8;
z=MAX(x++,y++);
printf("x=%d,y=%d,z=%d\n",x,y,z);

这里我们得知预处理器处理之后的结果是什么：

z=((x++) > (y++) ? ( x++ ):( y++ ));

这个过程中，x自增1，y自增2，在第二次递增之前将第一次自增后的结果传给了z

所以输出结果是：x=6,y=10,z=9

五、宏替换的规则

在程序中拓展#define定义符号和宏时，需要涉及几个步骤。

1.在调用宏时，首先对参数进行检查，看看是否包括任何由#define定义的符号。如果是，它们首先被替换。

2.替换文本然后被插入到程序中原来文本的位置，参数名被他们的值所替换。

3.最后，再次对结果文件进行扫描。看看它是否包含任何由#define定义的符号，如果是，就重新上述的处理过程。

注意：

1.宏参数和#define定义中可以出现其它#define定义的符号。但是对于宏，不能出现递归。

2.当预处理器搜索#define定义的符号时，字符串常量的内容并不被搜索。

六、宏函数的对比

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

宏的劣势

1. 每次使用宏的时候，⼀份宏定义的代码将插入到程序中。除非宏比较短，否则可能大幅度增加程序的长度

2. 宏是没法调试的。

3. 宏由于类型无关，也就不够严谨。

4. 宏可能会带来运算符优先级的问题，导致程容易出现错。

宏的优势

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。

#define MALLOC(num, type)\
 (type )malloc(num sizeof(type))
 ...
//使⽤
 MALLOC(10, int);//类型作为参数
//预处理器替换之后：
 (int *)malloc(10 sizeof(int));

七、#和##

#运算符

#运算符将宏的一个参数转换为字符串字面量。它仅允许出现在带参数的宏的替换列表中。

#预算夫所执行的操作可以理解为字符串化

当我们有一个变量int a = 10；的时候，我们想打印出：the value of a is 10.就可以写：

#define PRINT(n) printf("the value of "#n " is %d",n);

#a就是将变量a在此处做字符‘a’处理

printf("the value of ""a" " is %d",a);

##运算符

##可以把位于它两边的符号合成一个符号，它允许宏定义从分离的文本片段创建标识符。##被称为记号粘合。这样的连接必须产生一个合法的标识符。否则其结果就是未定义的。

例：写一个函数求2个数的较大值的时候，不同数据类型就得写成不同的函数。

int int_max(int x, int y)
{
 return x>y?x:y;
}
float float_max(float x, float y)
{
 return x>yx:y;
}

但是有了##粘合符就可以简化代码

#define GENERIC_MAX(type)      \
type type##_max(type x, type y)\
{                              \
    return (x>y?x:y);          \
}

再使用宏定义不同函数

GENERIC_MAX(int)
GENERIC_MAX(float)

int main()
{
    int m= int_max(2,3);
    printf("%d\n",m);
    
    float fm= float_max(3.5f,4.5f);
    printf("%f\n",fm);

    return 0;
}

输出
//3
//4.500000

在实际开发过程中很少使用##，很难给出非常贴切的例子。

八、命名约定

一般来讲函数的宏的使用语法很相似，所以语言本身没法帮我们区分二者。

那我们平时的一个习惯是：

把宏名全部大写，函数名不要全部大写（与变量名类似命名规则）

九、#undef

这条指令用于移除一个宏定义

#undef NAME
//如果现存的一个名字需要被重新定义身份，那么它的旧身份首先要被移除

十、命令行定义

许多C 的编译器提供了⼀种能力，允许在命令行中定义符号。用于启动编译过程。

例如：当我们根据同⼀个源文件要编译出⼀个程序的不同版本的时候，这个特性有点用处。（假定某个程序中声明了⼀个某个长度的数组，如果机器内存有限，我们需要⼀个很小的数组，但是另外⼀个机器内存大些，我们需要⼀个数组能够大些。）

#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.
#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

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

3.判断是否被定义
#if defined(symbol)
#ifdef symbol

#if !defined(symbol)
#ifndef symbol

4.嵌套指令
#if defined(OS_UNIX)
        #ifdef OPTION1
                unix_version_option1();
        #endif
        #ifdef OPTION2
                unix_version_option2();
        #endif
#elif defined(OS_MSDOS)
        #ifdef OPTION2
                msdos_version_option2();
        #endif
#endif

十二、头文件的包含

头文件被包含的方式

1.本地文件包含

#include "filename.h"

linux环境的标准头文件的路径：/user/include

VS环境的标准头文件的路径：C:\Program Files (x86)\Micrisift Visual Studio 12.0\VS\include

2.库文件包含

#include <filename.h>

嵌套文件包含

//test.h
void test();
struct Stu
{
 int id;
 char name[20];
};

//test.c
#include "test.h"
#include "test.h"
#include "test.h"
#include "test.h"
#include "test.h"
int main()
{
 
 return 0;
}

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

或者

#pragma once