预处理指令简介
1.C语言在对源程序进行编译之前，会先对一些特殊的预处理指令作解释(比如之前使用的#include文件包含指令)，产生一个新的源程序(这个过程称为编译预处理),之后再进行通常的编译
2.为了区分预处理指令和一般的C语句，所有预处理指令都以符号"#"开头，并且结尾不用分号
3.预处理指令可以出现在程序的任何位置，它的作用范围是从它出现的位置到文件尾。习惯上我们尽可能将预处理指令写在源程序开头，这种情况下，它的作用范围就是整个源程序文件
4.C语言提供的预处理指令主要有：宏定义、文件包含、条件编译
这一讲先介绍一下宏定义，宏定义可以分为2种：不带参数的宏定义 和 带参数的宏定义。
一、不带参数的宏定义
1.一般形式
#define 宏名 字符串
比如#define ABC 10
右边的字符串也可以省略，比如#define ABC
2.作用
它的作用是在编译预处理时，将源程序中所有"宏名"替换成右边的"字符串"，常用来定义常量。
接下来写个程序根据圆的半径计算周长
#include <stdio.h>
// 源程序中所有的宏名PI在编译预处理的时候都会被3.14所代替
#define PI 3.14
// 根据圆的半径计radius算周长
float girth(float radius) {
return 2 * PI *radius;
}
int main ()
{
float g = girth(2);
printf("周长为：%f", g);
return 0;
}
在第4行定义了一个叫PI的宏，在编译预处理之后，第8行中的2 * PI *radius就会变成2 * 3.14 * radius。
输出结果：
3.使用习惯与注意
1> 宏名一般用大写字母，以便与变量名区别开来，但用小写也没有语法错误
2> 对程序中用双引号扩起来的字符串内的字符，不进行宏的替换操作。比如：
#define R 10
int main ()
{
char *s = "Radio";
return 0;
}
在第1行定义了一个叫R的宏，但是第4行中"Radio"里面的'R'并不会被替换成10
3> 在编译预处理用字符串替换宏名时，不作语法检查，只是简单的字符串替换。只有在编译的时候才对已经展开宏名的源程序进行语法检查
#define I 100
int main ()
{
int i[3] = I;
return 0;
}
```
在做编译预处理的时候，不管语法对不对，第4行的I都会被替换为100。不过在编译的时候就会报第4行的错。
4> 宏名的有效范围是从定义位置到文件结束。如果需要终止宏定义的作用域，可以用#undef命令
```
#define PI 3.14
/*
.
.
.
.
*/
#undef PI
```
PI这个宏在第1行到第8行之间是有效的，第8行后就无效了
5> 定义一个宏时可以引用已经定义的宏名
```
#define R 3.0
#define PI 3.14
#define L 2*PI*R
#define S PI*R*R
```
# 二、带参数的宏定义
## 1.一般形式
`#define 宏名(参数列表) 字符串`
## 2.作用
在编译预处理时，将源程序中所有宏名替换成字符串，并且将 字符串中的参数 用 宏名右边参数列表 中的参数替换
```
#include <stdio.h>
#define average(a, b) (a+b)/2
int main ()
{
int a = average(10, 4);
printf("平均值：%d", a);
return 0;
}
```
第3行中定义了一个带有2个参数的宏average，第7行其实会被替换成：int a = (10 + 4)/2;，输出结果为：
。是不是感觉这个宏有点像函数呢？
## 3.使用注意
1> 宏名和参数列表之间不能有空格，否则空格后面的所有字符串都作为替换的字符串
```
#define average (a, b) (a+b)/2
int main ()
{
int a = average(10, 4);
return 0;
}
```
注意第1行的宏定义，宏名average跟(a, b)之间是有空格的，于是，第5行就变成了这样：
```
int a = (a, b) (a+b)/2(10, 4);
```
这个肯定是编译不通过的
2> 带参数的宏在展开时，只作简单的字符和参数的替换，不进行任何计算操作。所以在定义宏时，一般用一个小括号括住字符串的参数。
下面定义一个宏D(a)，作用是返回a的2倍数值：
* 如果定义宏的时候不用小括号括住参数
```
#include <stdio.h>
#define D(a) 2*a
int main ()
{
int b = D(3+4);
printf("%d", b);
return 0;
}
```
第7行将被替换成int b = 2*3+4;，输出结果：
* 如果定义宏的时候用小括号括住参数，把上面的第3行改成：
```
#define D(a) 2*(a)
```
注意右边的a是有括号的，第7行将被替换成int b = 2*(3+4);，输出结果：
3> 计算结果最好也用括号括起来
下面定义一个宏P(a)，作用是返回a的平方：
* 如果不用小括号括住计算结果
```
#include <stdio.h>
#define Pow(a) (a) * (a)
int main(int argc, const char * argv[]) {
int b = Pow(10) / Pow(2);
printf("%d", b);
return 0;
}
```
注意第3行，没有用小括号扩住计算结果，只是括住了参数而已。第6行代码被替换为：
```
int b = (10) * (10) / (2) * (2);
```
简化之后：int b = 10 * (10 / 2) * 2;，最后变量b为：
* 如果用小括号括住计算结果
将上面的第3行代码改为：
```
#define Pow(a) ( (a) * (a) )
```
那么第6行被替换为：
```
int b = ( (10) * (10) ) / ( (2) * (2) );
```
简化之后：int b = (10 * 10) / (2 * 2);，最后输出结果：
。这个才是我们想要的结果。
也就意味着前面的#define average(a, b) (a+b)/2应该写成#define average(a, b) (((a)+(b))/2)
## 5.与函数的区别
从整个使用过程可以发现，带参数的宏定义，在源程序中出现的形式与函数很像。但是两者是有本质区别的：
1> 宏定义不涉及存储空间的分配、参数类型匹配、参数传递、返回值问题
2> 函数调用在程序运行时执行，而宏替换只在编译预处理阶段进行。所以带参数的宏比函数具有更高的执行效率
关于作者
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王硕，网名信平，十多年软件开发经验，业余架构师，精通Java/Python/Go等，喜欢研究技术，著有《PyQt 5 快速开发与实战》《Python 3.* 全栈开发》，多个业余开源项目托管在<a href='https://github.com/cxinping' target="_blank">GitHub</a>上，欢迎微博交流。