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「C/C++」C/C++预处理器

何曾参静谧 2023-05-12 20:11:22

简介一、宏替换 #define1. 定义常量2. 定义函数3. 定义代码块二、条件编译 #if1. 使用 `#ifdef` 和 `#endif` 编译不同平台的代码2. 使用 `#if` 和 `#else` 编译不同版本的代码3. 使用 `#ifndef` 和 `#define`和`#endif`防止头文件重复包含三、头文件包含 #include 1.C语言头文件2.C++常用头文件

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文章专栏：「C/C++」C/C++学习

一、宏替换 #define

宏是一种预处理器指令，它可以将一些代码片段或者常量直接替换为另一些内容，在编译过程中被展开为相应的代码或者值。通过定义宏，我们可以简化编写代码的工作量，并且通过修改宏的定义，可以方便地进行代码的修改。例如，我们可以使用#define来定义宏：

注意事项：

宏定义的名称通常使用大写字母，并使用下划线来分隔单词。
宏定义必须以 #define 开头，定义的常量、函数、代码块等必须是合法的C语句。
宏定义可以包含参数，从而使得宏可以在不同的场景下进行重用。
宏定义可以使用反斜杠（）对代码进行换行，以便于阅读和维护。
宏定义在代码被编译之前就会被预处理器处理，所以宏定义是一种文本替换的手段，替换的过程是简单的字符串替换，因此要特别注意宏定义带来的潜在问题，比如优先级、参数的多次计算等等。

1. 定义常量

这个宏定义了一个名为 PI 的常量，并将其值设定为 3.1415926。
例子中PI会被替换成3.14159

#define PI 3.1415926

2. 定义函数

这个宏定义了一个名为 MAX 的函数，并使用三目运算符定义了其功能，即返回两个参数中的较大值。
例子中，MAX(a,b)会被替换成((a)>(b)?(a):(b))。

#define MAX(a, b) ((a) > (b) ? (a) : (b))

3. 定义代码块

在预处理过程中，宏会被直接替换成相应的值

#define DO_SOMETHING { 
    printf("Hello, "); 
    printf("world!"); 
}

二、条件编译 #if

条件编译是一种预处理技术，可以根据一些特定条件来决定编译哪些代码，从而实现不同平台、不同版本程序的定制。预处理器提供了一些指令用于条件编译，如#if、#ifdef、#ifndef、#else以及#endif等。这些指令可以方便地控制代码的编译。例如：

指令	作用
`#ifdef`	如果定义了某个宏，则编译下面的代码。
`#ifndef`	如果没有定义某个宏，则编译下面的代码。
`#if`	根据条件编译下面的代码。
`#else`	当上一个条件不成立时，编译下面的代码。
`#elif`	当上一个条件不成立时，根据新条件编译下面的代码。
`#endif`	结束一个条件编译模块。

1. 使用 `#ifdef`、 `#else` 和 `#endif` 编译不同平台的代码

#ifdef _WIN32
  // Windows 平台下的代码
  #include <windows.h>
#else
  // 非 Windows 平台下的代码
  #include <unistd.h>
#endif

2. 使用 `#if` 、`#elif`、`#else`和 `#endif` 编译不同版本的代码

#define VERSION 3

#if VERSION == 1
  // 版本 1 的代码
#elif VERSION == 2
  // 版本 2 的代码
#elif VERSION == 3
  // 版本 3 的代码
#else
  // 其他版本的代码
#endif

3. 使用 `#ifndef` 和 `#define`和`#endif`防止头文件重复包含

#ifndef _MY_HEADER_H_
#define _MY_HEADER_H_

/* 这里是头文件的内容 */

#endif /* _MY_HEADER_H_ */

三、头文件包含 #include

头文件包含了一些函数和变量的声明，方便进行程序编写。比如常用的stdio.h、stdlib.h、string.h等头文件就包含了常见的输入输出、内存操作等函数的声明。预处理器的指令#include可以用于包含头文件，例如：#include<stdio.h>、#include"myHead.h"

1. 头文件两种写法

用尖括号<>括起来
表示该头文件是标准库文件或系统文件，编译器会在标准库和系统包含路径中查找该头文件。

#include <iostream>

用双引号""括起来
表示该头文件是用户自定义的文件，编译器会在当前编译文件所在目录下查找该头文件。

#include "myHeader.h"

2.C语言头文件

头文件	描述
`#include<stdio.h>`	包含输入输出常用函数，如printf、scanf、fprintf、fscanf等。
`#include<stdlib.h>`	包含常用的标准库函数，如malloc、free、exit、atoi等。
`#include<string.h>`	包含字符串处理函数，如strcpy、strcat、strlen等。
`#include<math.h>`	包含常用的数学函数，如sin、cos、sqrt、ceil等。
`#include<time.h>`	包含日期和时间函数，如time、ctime、gmtime等。
`#include<ctype.h>`	包含字符处理函数，如isalnum、isalpha、isdigit等。
`#include<stdbool.h>`	包含布尔变量类型。
`#include<limits.h>`	包含整型变量的范围限制。
`#include<float.h>`	包含浮点型变量的范围限制。

3.C++常用头文件

头文件	描述
`#include<iostream>`	C++标准输入输出流，包含了输入输出相关的函数和对象，如cin、cout、cerr、clog等。
`#include<string>`	包含字符串处理函数，如substr、size、length等。
`#include<cstdlib>`	包含C++标准库的通用函数，如stdlib库中的malloc和free函数、字符串处理函数等。
`#include<cctype>`	包含字符处理函数，如isalpha、isdigit等。
`#include<cmath>`	包含数学函数，如sin、cos、sqrt、ceil等。
`#include<vector>`	定义了vector类，支持动态数组操作。
`#include<algorithm>`	包含STL（标准模板库）算法函数，如sort、max_element、min_element等。
`#include<map>`	定义了map类，支持快速查找、插入、删除等操作。
`#include<set>`	定义了set类，支持快速查找、插入、删除等操作。
`#include<fstream>`	C++文件输入输出流，支持文本和二进制文件的读写操作。