C Primer Plus--C預處理器和C庫(1)

編譯程序之前，先由預處理器檢查程序（因此稱爲預處理器）。根據程序中使用的預處理器指令，預處理用符號縮略語所代表的內容替換程序中的縮略語。
預處理器可以根據你的請求包含其他文件，還可以讓編譯器處理哪些代碼。預處理器不能理解C，它一般是接受一些文本並將其轉換成其他文本。-- (C Primer Plus中文第五版)

```mermaid graph TD; 寫好的C文件 --> 編譯器翻譯,爲預處理做準備 編譯器翻譯,爲預處理做準備 --> 預處理器尋找肯能存在的預處理指令,開始預處理 ```

預處理符號

明顯常量 #define

#define定義的作用域從定義出現的位置開始直到文件的結尾。這裏表明在函數裏使用#define，凡是在它定義的後面的所有函數都是可以用的：

#include <stdio.h>
void pp();
int main() {
    #define FF 10
    pp();
}

void pp(){
    printf("FF: %d ",FF);
}

輸出：

FF: 10

要時刻記住：#define會把它之後的文件裏的所有符合要求的文本替換掉。
每個#define行由三部分組成：

• 指令自身 #define
• 縮略語，即宏(macro)
  宏的名字中不允許有空格，必須遵循C變量名規則
• 替換列表或者主體(body)

預處理器在程序中發現了宏的實例後，總會用實體代替該宏。從宏變成最終的替換文本的過程稱爲宏展開(macro expansion)。
宏可以分兩種：

• 類對象宏 object-like macro
  宏用來代表值
• 類函數宏 function-like macro
  外形和作用都與函數相似

#define TWO 2;
#define PX printf("X is: %d\n",x)
#define FMT "X+1 is: %d\n"


int main() {
    int x =TWO;
    PX;
    printf(FMT,x+1);
}

輸出：

X is: 2
X+1 is: 3

上面的程序其實被預處理器改成了：

int x = 2;
printf("X is: %d\n",x);
printf("X+1 is: %d\n",x+1);
//先變成int y = TWO * TWO;
int y = 2*2;
printf("y is: %d\n",y);

注意，宏展開過程中，是進行替換，並不進行計算。C編譯器在編譯時對所有常量表達式（只包含常量的表達式）求值，所以實際相乘過程發生在編譯階段，而不是預處理階段。預處理器不進行計算，它只是按照指令進行文字替換操作。
宏展開過程中，會用宏的等價（即body）來替換文本，如果宏的body本身還含有宏的話，會繼續展開這些宏。但是，雙引號中的與宏縮略語一樣的字符串無法被替換。

重定義常量

假設一個縮略語被定義後又在同文件中被定義，這樣被稱爲重定義(redefinng a constant)。有的編譯器會對這樣提出警告，但允許重定義存在，有的則直接報錯。

#define SIX 3 * 3
#define SIX 3   *   3
//上面這樣的重定義會被編譯器認爲是重複定義，是相同的

#define SIX 3*3
//這樣的重定義與上面兩種是不同的

在#define中使用參數

類函數宏的定義中，用圓括號闊氣一個或多個參數，隨後這些參數出現在替換部分。

#define SQUARE(X) X*X
//一個參數X

//使用
int y = SQUARE(2);

宏調用和函數調用存在着區別：
程序運行時，函數調用把參數的值傳遞給函數，而編譯前，宏調用把參數的語言符號傳遞給程序，僅僅是替換字符，而不計算。

#define  SQUARE(X) X*X
int main() {
    int x = 2;
    int y = SQUARE(x);
    printf("SQUARE(x) is: %d\n",y);
    printf("SQUARE(x+2) is: %d\n",SQUARE(x+2));
}

輸出：

SQUARE(x) is: 4
SQUARE(x+2) is: 8

按理說square(2+2)應該是16啊，怎麼會是8呢？原來像剛纔上面說的，預處理只是替換，因此SQUARE(x+2)中的X被x+2替換，最後成了x+2*x+2。*優先級高，，因此程序運行時先計算2*x，再加上x和2，也就成了8。要想實現平方的效果，需要重新定義：

#define SQUARE(X) ((X)*(X))

即使這樣定義，還是無法避免自增、自減情況下的錯誤:

int x = 3;
int a = SQUARE(++x);

這裏替換成++x字符後，進行了兩次增量運算，最後結果肯定不是平方了。因此，在宏中不要使用增量或減量運算符。而且一定要充分的使用圓括號來保證正確的運算順序。

在類函數宏中使用#運算符

上面說了在引號表示的字符串無法替換掉宏參數，，但是使用#預處理運算符，可以把傳入的參量轉化爲文本替換到字符串裏。

#define SQUARE(X) (X)*(X)

#define PF(X) printf("The square of " #X " is : %d\n",SQUARE(X))
int main() {
    int x = 10;
    PF(x);
    PF(2+4);
}

輸出：

The square of x is : 100
The square of 2+4 is : 36

在宏中使用##運算符

##運算符把兩個語言符號組合成單個語言符號：

#define XVAR(X) x ## X

int XVAR(2) = 11;//聲明瞭一個標識符爲x2的變量

可變宏：...和__VA_ARGS__

宏定義中參數列表的最後一個參數爲省略號，預定義宏__VA_ARGS_就可以被用在替換部分，以代表省略號省略了什麼。

#define PF(X,...) printf("Result " #X " : " __VA_ARGS__)

int main() {
    PF(1,"%d\n",10);
    PF(2,"%d's power is %d\n",4,16);
}

輸出：

Result 1 : 10
Result 2 : 4's power is 16

省略號只能代替最後的宏參數。

#define WRONG(X, ... ,Y) #X #__VA_ARGS__ #Y)//錯誤

這裏有個有趣的現象：一般想要打印字符串，字符串都得用雙引號括起來，這裏不用：

#define STRING(... ) #__VA_ARGS__

int main() {
    printf(STRING(abcdefg));
}

輸出：

abcdefg