C++：预处理功能
預處理功能介紹
為有助于執行編譯過程，經常可以使用一些預處理命令。每條預處理命令都具備一定的預處理功能。 常用的預處理命令有以下三項：
1.宏定義命令
2.文件包含命令
3.條件編譯命令。
預處理命令具有以下特點：
1．在左邊加 # 號，作為標志。
2．一般獨占一行。
3．預處理命令不是編程語句，因此句末不加分號。
4．在正常編譯過程之前作為預備動作而執行，編譯過程結束后不占用存儲空間。
宏定義命令
·簡單宏定義
例如：
#define PI 3.14159
#define SIZE 80
宏定義命令被執行時，用字符串替代宏名，例如用3.14159替代PI，用80替代SIZE，等。
[例1]計算圓周長和面積。
#define PI 3.14159
void main( )
{
double circum, area, r = 3;
circum = 2 * PI * r;
area = PI * r * r;
}
宏定義命令被執行時，不作語法檢查。例如，用戶希望將EXEC宏替代整句語句（例如int i=5；），使用以下宏：
#define EXEC int i=5
其中遺漏了分號（int i=5；才是完整語句），但因不作語法檢查，因此查不出以上錯誤，而直到編譯系統將其它使用該宏的語句進行編譯時才能發現錯誤。
·帶參數宏定義
注意：帶參數宏定義并不是函數
例如：
#define ADD(x,y) x+y
[例1]計算兩數之和。
#include
#define ADD(x,y) x+y
void main( )
{
int a(40), b(50); //將a、b分別初始化為40、50
int sum = ADD(a, b); //宏替代結果為int sum = a + b;
cout<
}
運行結果：
90
宏替代的操作服從于運算符的優先級，見下例：
[例2]計算數的平方。
// macro_3.cpp
// Attention in defining macro
// From Lv's book, p.85
#define SQ(x) x*x
#include
void main()
{
int a = 2, b = 3;
cout << SQ(a+b) << endl;
//由于乘法運算符優先級高于加法運算符，所以執行a+b*a+b
}
/* Result:
should be 25, but we get
a+b*a+b=11 */
問題出在優先級，應改正如下：
// macro_1.cpp
#define SQ(x) (x)*(x)
#include
void main()
{
int a = 2, b = 3;
cout << SQ(a+b) << endl; //即(a+b)*(a+b)
}
/* Result:
25 */
請注意：宏不是函數（子程序）！
宏與函數的區別：宏節省時間但占用空間；函數節省空間但增加時間！
文件包含
如果以上所述的宏定義語句很多，則可將它們包含于一個單獨的文件中，例如 "macros.h" 中。此macros.h文件內容例如可為：
// macros.h
#define MAX 32 #define sq(n) (n)*(n)
#define PI 3.14159
… …
此時用戶程序可簡化為只包含以下一條語句：
#include "macros.h"
即可執行以上所有宏命令。
以上macros.h稱為頭文件（header files）（或稱包含文件，include files）。
其中系統所定義的頭文件名稱（例如iostream.h）使用尖括弧< >將頭文件名稱iostream.h包括起來，系統就根據這點到系統的文件夾中去調用；而用戶自定義的頭文件則用雙引號" "將頭文件名稱包括起來，例如"macros.h"。系統就根據這點到用戶程序的文件夾中去調用。請注意區別此點。
C＋＋語言系統中有很多頭文件，它們除包含宏替代定義語句外，更主要包含函數原型和類的定義或類的接口，及其所用各種數據類型的全局變量、外部靜態變量和常量的定義。
條件編譯
條件編譯命令的功能是規定某些語句（或某個程序塊）在一定條件下才參加編譯，否則跳過不予理睬。
其主要用途為：防止遺漏定義或避免重復定義；以及在測試時增加某些測試語句，以實現調試跟蹤的目的。本節主要講防止遺漏定義或避免重復定義的功能。
其格式為：
#ifdef （常量表達式）（或 #if defined（常量表達式））
[條件編譯語句]
#endif
或
#ifndef （常量表達式）（或 #if not defined（常量表達式））
[條件編譯語句]
#endif
以上語句中，當常量表達式無定義時，就編譯兩個條件編譯命令#ifdef（或#ifndef）與#endif之間的條件編譯語句。
條件編譯命令也可表達如：
#if （常量表達式）
[條件編譯語句]
#endif
此時如常量表達式非零，則滿足編譯條件，編譯兩個條件編譯命令#if與#endif之間的條件編譯語句。
現在講解其避免遺漏定義和避免重復定義的功能：
以下使用 ＃ifndef MAX，此即（# if not defined MAX）或（＃if !defined MAX）
例題：
// test_ifndef_1.cpp
// To prevent the missing of macro definition
#include <iostream.h>
#ifndef MAX
#define MAX 32
#endif
void main()
{
cout << "MAX is " << MAX << endl;
}
/* Result:
MAX is 32 */
上例中MAX沒有定義，所以執行條件編譯語句#define MAX 32語句。
此例中MAX已經定義過了，故不執行條件編譯語句]2例[
// test_ifndef_2.cpp
// To prevent the missing of macro definition
#include <iostream.h>
#define MAX 10
#ifndef MAX
#define MAX 32
#endif
void main()
{
cout << "MAX is " << MAX << endl;
}
/* Result:
MAX is 10 */
上例中MAX已被定義為等于10，所以不執行條件編譯語句#define MAX 32語句。再說，如果真是執行了條件編譯語句#define MAX 32語句，必將會出現如下警告：
warning: 'MAX' : macro redefinition
test_ifndef_2.cpp(6) : see previous definition of 'MAX'
再看避免重復包含頭文件的例子：
[例3]防止重復包含頭文件。
設已有頭文件如下：
// ifndef.h
// To avoid the duplication of include files
#if !defined(_IFNDEF_H)
#define _IFNDEF_H
int var=1; //global variable
#endif //_IFNDEF_H
用戶應用程序如下：
// test_ifndef_3.cpp
// To prevent the duplication of macro definition
#include <iostream.h>
#include "ifndef.h"
#include "ifndef.h" //看似重復包含，實則不予執行
void main()
{
cout << "變量var = " << var << endl;
}
/* Result:
變量var = 1
*/
此程序中雖然多了一句#include "ifndef.h"，但第二句不起作用。原因在于頭文件中使用了條件編譯功能。怎么知道重復包含的第二句不起作用？因為如果包含第二句的話，將會出錯。如下：
// test_ifndef_4.cpp
// The error of the duplication of macro definition
#include <iostream.h>
int var=1;
int var=1;
void main()
{
cout << "變量var = " << var << endl;
}
/* Result : Not working
error C2374: 'var' : redefinition; multiple initialization
*/
在任何頭文件中，都必須使用上述條件編譯語句以便避免重復包含。在有些頭文件中，也可能使用語句#pragma once，只要在頭文件的初始部分加入這條指令，就能夠保證頭文件只被編譯一次。有時同時使用條件編譯語句#if !defined(_IFNDEF_H)和#pragma語句。
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總結
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