C 中的預處理

一、預處理的由來：

在c++的歷史發展中，有很多的語言特徵（特別是語言的晦澀之處）來自於c語言，預處理就是其中的乙個。c++從c語言那裡把c語言預處理器繼承過來（c語言預處理器，被bjarne博士簡稱為cpp，不知道是不是c program preprocessor的簡稱）。

二、常見的預處理功能：

預處理器的主要作用就是把通過預處理的內建功能對乙個資源進行等價替換，最常見的預處理有：檔案包含，條件編譯、布局控制和巨集替換4種。

檔案包含：#include 是一種最為常見的預處理，主要是做為檔案的引用組合源程式正文。

條件編譯：#if,#ifndef,#ifdef,#endif,#undef等也是比較常見的預處理，主要是進行編譯時進行有選擇的挑選，注釋掉一些指定的**，以達到版本控制、防止對檔案重複包含的功能。

布局控制：#pragma，這也是我們應用預處理的乙個重要方面，主要功能是為編譯程式提供非常規的控制流資訊。

巨集替換： #define，這是最常見的用法，它可以定義符號常量、函式功能、重新命名、字串的拼接等各種功能。

三、預處理指令：

預處理指令的格式如下：

# directive tokens

#符號應該是這一行的第乙個非空字元，一般我們把它放在起始位置。如果指令一行放不下，可以通過/進行控制，例如：

#define error if(error) exit(1) 等價於

#define error /

if(error) exit(1)

不過我們為了美化起見，一般都不怎麼這麼用，更常見的方式如下：

# ifdef __borlandc__

if_true<(is_convertible::value)>::

template then::type make;

# else

enum ;

typedef typename if_true<(is_named)>::template

then::type make;

# endif

下面我們看一下常見的預處理指令：

#define 巨集定義

#undef 未定義巨集

#include 文字包含

#ifdef 如果巨集被定義就進行編譯

#ifndef 如果巨集未被定義就進行編譯

#endif 結束編譯塊的控制

#if 表示式非零就對**進行編譯

#else 作為其他預處理的剩餘選項進行編譯

#elif 這是一種#else和#if的組合選項

#line 改變當前的行數和檔名稱

#error 輸出乙個錯誤資訊

#pragma 為編譯程式提供非常規的控制流資訊

下面我們對這些預處理進行一一的說明，考慮到巨集的重要性和繁瑣性，我們把它放到最後講。

四、檔案包含指令：

這種預處理使用方式是最為常見的，平時我們編寫程式都會用到，最常見的用法是：

#include file://標準庫標頭檔案

#include file://舊式的標準庫標頭檔案

#include "io.h" file://使用者自定義的標頭檔案

#include "../file.h" file://unix下的父目錄下的標頭檔案

#include "/usr/local/file.h" file://unix下的完整路徑

#include "../file.h" file://dos下的父目錄下的標頭檔案

#include "/usr/local/file.h" file://dos下的完整路徑

這裡面有2個地方要注意：

1、我們用還是?

我們主張使用，而不是,為什麼呢？我想你可能還記得我曾經給出過幾點理由，這裡我大致的說一下：

首先，.h格式的標頭檔案早在98年9月份就被標準委員會拋棄了，我們應該緊跟標準，以適合時代的發展。

其次，iostream.h只支援窄字符集，iostream則支援窄/寬字符集。

還有，標準對iostream作了很多的改動，介面和實現都有了變化。

最後，iostream元件全部放入namespace std中，防止了名字汙染。

2、和"io.h"的區別？

其實他們唯一的區別就是搜尋路徑不同：

對於#include ，編譯器從標準庫路徑開始搜尋

對於#include "io.h" ，編譯器從使用者的工作路徑開始搜尋

五、編譯控制指令：

這些指令的主要目的是進行編譯時進行有選擇的挑選，注釋掉一些指定的**，以達到版本控制、防止對檔案重複包含的功能。

使用格式，如下：

1、#ifdef identifier

your code

#endif

如果identifier為乙個定義了的符號，your code就會被編譯，否則剔除

2、#ifndef identifier

your code

#endif

如果identifier為乙個未定義的符號，your code就會被編譯，否則剔除

3、#if expression

your code

#endif

如果expression非零，your code就會被編譯，否則剔除

4、#ifdef identifier

your code1

#else

your code2

#endif

如果identifier為乙個定義了的符號，your code1就會被編譯，否則your code2就會被編譯

5、#if expressin1

your code1

#elif expression2

your code2

#else

your code3

#enif

如果epression1非零，就編譯your code1，否則，如果expression2非零，就編譯your code2，否則，就編譯your code3

其他預編譯指令

除了上面我們說的集中常用的編譯指令，還有3種不太常見的編譯指令：#line、#error、#pragma，我們接下來就簡單的談一下。

#line的語法如下：

#line number filename

例如：#line 30 a.h 其中，檔名a.h可以省略不寫。

這條指令可以改變當前的行號和檔名，例如上面的這條預處理指令就可以改變當前的行號為30，檔名是a.h。初看起來似乎沒有什麼用，不過，他還是有點用的，那就是用在編譯器的編寫中，我們知道編譯器對c++原始碼編譯過程中會產生一些中間檔案，通過這條指令，可以保證檔名是固定的，不會被這些中間檔案代替，有利於進行分析。

#error語法如下：

#error info

例如：#ifndef unix

#error this software requires the unix os.

#endif

這條指令主要是給出錯誤資訊，上面的這個例子就是，如果沒有在unix環境下，就會輸出this software requires the unix os.然後誘發編譯器終止。所以總的來說，這條指令的目的就是在程式崩潰之前能夠給出一定的資訊。

至於#pragma,我們在《解析#pragma指令》一文中有過介紹，我們在這裡再補充幾句，#pragma是非統一的，他要依靠各個編譯器生產者，例如，在sun c++編譯器中：

// 把name和val的起始位址調整為8個位元組的倍數

#progma align 8 (name, val)

char name[9];

double val;

file://在程式執行開始，呼叫函式myfunction

#progma init (myfunction)

預定義識別符號

為了處理一些有用的資訊，預處理定義了一些預處理識別符號，雖然各種編譯器的預處理識別符號不盡相同，但是他們都會處理下面的4種：

__file__ 正在編譯的檔案的名字

__line__ 正在編譯的檔案的行號

__date__ 編譯時刻的日期字串，例如： "25 dec 2000"

__time__ 編譯時刻的時間字串，例如： "12:30:55"

例如：cout<<"the file is :"<<__file__"<<"! the lines is:"<<__line__<預處理何去何從

在《**c++裡面的巨集》一文中，我們提到了如何取代#include預處理指令，我們在這裡就不再一一討論了。

c++並沒有為#include提供替代形式，但是namespace提供了一種作用域機制，它能以某種方式支援組合，利用它可以改善#include的行為方式，但是我們還是無法取代#include。

#progma應該算是乙個可有可無的預處理指令，按照c++之父bjarne的話說，就是：「#progma被過分的經常的用於將語言語義的變形隱藏到編譯系統裡，或者被用於提供帶有特殊語義和笨拙語法的語言擴充。」

對於#ifdef，我們仍然束手無策，就算是我們利用if語句和常量表示式，仍然不足以替代她，因為乙個if語句的正文必須在語法上正確，滿足類檢查，即使他處在乙個絕不會被執行的分支裡面。

最後，我們以bjarne博士的話作為結尾：「最後---在許多年之後---將cpp放逐刀程式開發環境裡，與其它附加性語言工具放到一起，那裡才是她應該呆的地方。」

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