C语言教程（二十一）：C 语言预处理器详解
一、预处理器概述
C语言预处理器是一个文本替换工具，它会对源代码进行扫描，处理以 `#` 开头的预处理指令。这些指令可以控制预处理器的行为，实现宏定义、文件包含、条件编译等功能。预处理器的主要作用是为后续的编译过程准备代码。
二、常见的预处理指令
2.1`#define`：宏定义
基本语法：#define 宏名 替换文本宏名通常使用大写字母，替换文本可以是常量、表达式或代码片段。例如：
#define PI 3.14159
#define SQUARE(x) ((x) * (x))
使用示例：
#include <stdio.h>#define PI 3.14159
#define SQUARE(x) ((x) * (x))int main() {double radius = 5.0;double area = PI * SQUARE(radius);printf("圆的面积: %f\n", area);return 0;
}在这个例子中，`PI` 是一个常量宏，`SQUARE` 是一个带参数的宏。预处理器会在编译前将代码中所有的 `PI` 替换为 `3.14159`，将 `SQUARE(radius)` 替换为 `((radius) * (radius))`。
2.2、`#include`：文件包含
基本语法：
#include <文件名> // 从系统指定的标准库目录中查找文件
#include "文件名" // 先从当前目录查找文件，若找不到再从系统指定目录查找
使用示例：
#include <stdio.h> // 包含标准输入输出库的头文件
#include "myheader.h" // 包含自定义的头文件`#include` 指令用于将指定文件的内容插入到当前文件中。标准库的头文件通常使用 `<>` 包含，自定义的头文件使用 `""` 包含。
2.3、`#ifdef`、`#ifndef`、`#endif`：条件编译
基本语法：
#ifdef 宏名
// 如果宏已定义，则编译这里的代码
#endif
#ifndef 宏名
// 如果宏未定义，则编译这里的代码
#endif
使用示例：
#include <stdio.h>#define DEBUG#ifdef DEBUG#define PRINT_DEBUG_INFO printf("Debug information: ")
#else#define PRINT_DEBUG_INFO
#endifint main() {PRINT_DEBUG_INFO;printf("Program is running.\n");return 0;
}在这个例子中，如果 `DEBUG` 宏被定义，`PRINT_DEBUG_INFO` 会被替换为 `printf("Debug information: ")`；否则，`PRINT_DEBUG_INFO` 会被替换为空。这样可以方便地控制调试信息的输出。
2.4、`#if`、`#elif`、`#else`、`#endif`：条件编译
基本语法：
#if 常量表达式
// 如果常量表达式为真，则编译这里的代码
#elif 常量表达式
// 如果前面的条件为假，且当前常量表达式为真，则编译这里的代码
#else
// 如果前面的条件都为假，则编译这里的代码
#endif
使用示例：
#include <stdio.h>#define VERSION 2#if VERSION == 1printf("This is version 1.\n");
#elif VERSION == 2printf("This is version 2.\n");
#elseprintf("Unknown version.\n");
#endif在这个例子中，根据 `VERSION` 宏的值，预处理器会选择编译相应的代码块。
2.5、 `#undef`：取消宏定义
基本语法：#undef 宏名
使用示例：
#include <stdio.h>#define PI 3.14159int main() {#undef PI// 此时 PI 不再是宏return 0;
}`#undef` 指令用于取消之前定义的宏。
三、预处理器的工作流程
1. 扫描源代码：预处理器会逐行扫描源代码，查找以 `#` 开头的预处理指令。
2. 处理指令：根据不同的预处理指令，进行相应的处理，如宏替换、文件包含、条件编译等。
3. 生成预处理后的代码：处理完所有的预处理指令后，预处理器会生成一个新的源代码文件，该文件包含了所有替换和插入的内容。这个文件将被传递给编译器进行后续的编译工作。
四、注意事项
宏定义的副作用：在定义带参数的宏时，要注意括号的使用，避免出现副作用。例如： `#define ADD(x, y) x + y` 可能会导致意外的结果，而 `#define ADD(x, y) ((x) + (y))` 则更安全。
头文件保护：在编写头文件时，通常会使用 `#ifndef`、`#define`、`#endif` 来防止头文件被重复包含，避免出现重复定义的错误。例如：
#ifndef MYHEADER_H
#define MYHEADER_H// 头文件内容#endif