C语言从头学42——预处理指令（一）

一、基本概念
       C语言编译器在编译程序之前，会先使用预处理器处理代码。预处理器进行删除注释、删除空行、多行语句合成一个逻辑行等等工作。然后，执行 "#" 开头的预处理指令。#号开头是预处理指令的典型特征，比如：#include <stdio.h> 就是预处理指令。
       本文重点就是学习预处理指令。预处理指令习惯上写在代码的开头部分。每个预处理指令都以 # 开头，放在一行的行首，预处理指令应当写成一行，除非在行尾使用反斜杠，将其折行。预处理指令结尾处不需要分号，这是也是预处理指令的特征。
二、预处理指令 #define
        #define 是使用频率很高的预处理指令。define 翻译成中文是定义、下定义的意思。一条完整#define 指令称为一个宏，宏这个概念在C语言中使用非常广泛。宏的本质就是用易记、易理解的内容替换不易记、不易理解的内容，进到编译器中再替换回来；这一连串的替换容易把人搞糊涂，所以我们区分一下概念：在宏命令中用于替换其它内容的称之为"宏名",被替换的部分称为"宏替换内容"，到编译器内又恢复的内容称为"宏展开"。
1.使用#define定义无参宏
        使用格式：#define 参1 参2 //注意：参1与参2间只有空格，参数之间无逗号、结尾无分号
              参1 宏名 参2 宏替换内容（宏名的命名规则同变量）
        举例：#define MAX 100 //代码中凡需使用100的地方，都可以使用MAX，到编译器中MAX又展开成100
       说明：a. #define命令后可以跟注释符号"//"或"/* */"；b. 宏是原样替换，程序执行时宏名会按照所途欢的内容展开；c. #define命令可出现在程序任何地方，但习惯上写在头部，如是全文件用的宏，应写在main()前面；d. #define命令应写在一行，一行容不下时，可用"\"转到下一行，转行符后不能加注释；e. 允许多重替换，即一个宏可以作为另一个宏的参数；f. 宏不能出现在字符串中，在字符串中宏不会展开。
       例子（具体见代码及注释）：

#include<stdio.h>
#define MAX 10000 //定义最大值10000的宏MAX
#define SUM a+b   //a+b被SUM替换，程序中原样展开
#define TOTAL SUM\+c //宏SUM作为宏TOTAL的参数，并将宏TOTAL的定义写在两行
int main(void)
{int a = 10, b = 20, c = 30;printf("MAX=%d\n", MAX); //运行结果：MAX=10000 如写成printf("MAX");是不会显示10000的printf("SUM=%d\n", SUM); //运行结果：SUM=30printf("TOTAL=%d\n",TOTAL); //运行结果：TOTAL=60getchar();return 0;
}

2.#define定义带参数的宏
       带参宏与函数表面上难以区分，使用过程中也感觉与函数无异。从根本上说，带参宏是预处理指令定义的，函数是由C语言命令编写的，这是本质区别；但带参宏仍然是宏，还是有将被替换内容原样展开的特性，所以，使用带参宏时，实参中尽量不要有表达式，以防展开时带来意想不到的结果。
       带参宏的名称后面使用括号，能够接受一个或多个参数：
       固定个数参数情形：
       格式：#define 宏名(参数列表) 宏替换内容 //参数多于一个时中间用","隔开，注意宏名与括号间不要留空格
       说明：从上面的格式可以看出，带参宏并未涉及数据类型，因此使用时代入任何适合的类型均可。
3.与#define相关的#、## 运算符
       本来接下来应该学习不定参数宏，但由于不定参数宏中涉及到#、##运算符，所以先介绍一下这两个运算符。
       #运算符：
       功能一：指定宏替换内容为字符串，做法是在在宏替内容前加上 "#"。例：
                     #define STR(x) #x //相当于将x的值用引号引起来
       功能二：起将某字符串与宏替换内容连接作用，做法是:"字符串"#宏替换内容。例：
                     #define CONECT(x) "Name: "#x //作用是把字符串"Name: "与x代表的字符串连在一起形成一个大字符串（说明："#"仅是对字符串的操作）
        ##运算符：
        功能一：将作为参数的两个字符串(或其它类型)连接在一起。例：
                     #define cons(a,b) a##b //如 a="123";b="456";则 cons(a,b)="123456";
        功能二：参数与其它标识符连在一起，组成一个新的标识符。例：
                     #define makeVar(n) i##n //这里的作用也是连接，但连接出来的是标识符，不是字符串，具体见后例子 （说明："##"操作的对象及结果不仅仅是字符串）
4.#define定义不定参数宏
       宏的参数事先不能确定时，可以使用不定参数宏。做法是参数表中使用 "..." 代表未确定参数，宏替换内容中用预定义宏__VA_ARGS__代表"..."对应的宏替换内容。例：
       #define 宏名(参1,参2, ... ) 参1参2对应宏替换内容，__VA_ARGS__
      说明：__VA_ARGS__对应...；宏替换内容"..."只能放在最后参数位置。
5.下面将带参宏、#和##运算符、不定参数宏用一个程序做进一步说明。代码如下：

#include<stdio.h>
int main(void)
{
//A、#define带参宏
#define MAX(x, y) ((x)>(y))?(x):(y) //使用三目表达式返回x，y中最大值//在三目表达式中多加括号，目的是防止展开式出现意外结果double x = 3.14, y = 2.71;printf("x,y较大的是%f\n", MAX(x, y));//运行结果：x,y较大的是3.140000
//B、#运算符的使用
#define Str(x) #x //给x代表的值加上双引号printf(Str(3.1415926));//相当于printf("3.1415926");printf("\n");
#define Str01(x) "No."#x //将No.与x所代表的值连接成字符串printf(Str01(001)); //运行结果：No.001
//C、##运算符
#define cons(x,y) x##yprintf("\n%f\n", cons(123.23, 4567)); //运行结果：123.4567 小数位数加长了四位
#define makeIntVar(n) int i##nmakeIntVar(1); //等价 int i1makeIntVar(2); //等价 int i2i1 = 100, i2 = 300;printf("i1+i2=%d\n", i1 + i2);
//D、不定参数宏的使用
#define PR(...) printf(__VA_ARGS__)  //相当于printf()函数PR("123456\n"); //运行结果：123456//如果这样定义宏
#define PR01(...) printf(#__VA_ARGS__) //可以省略双引号PR01(abcdefg\n); //运行结果：abcdefggetchar();return 0;
}

       说明：总的说来，宏的优点是相对简单，本质上是字符串替换，不涉及数据类型，不像函数必须定义数据类型。而且，宏将每一处都替换成实际的代码，省掉了函数调用的开销，所以性能会好一些。但宏有时候会产生意想不到的替换结果，而且往往只能写成一行，除非对换行符进行转义，但是可读性就变得很差。所以应该首先使用函数，它的功能更强、更容易理解。