1. 简介

C编译器在编译之前，会先对源程序中的代码进行预处理，称为预处理程序。预处理程序是一个单独的程序，主要处理以#开头的指令，比如宏定义、文件包含、条件编译等。

所有的预处理指令都是以#开头，通常在文件的开头使用，且声明必须在一行中，如果要换行就需要使用反斜杠\折行。

2. #define定义宏

2.1 无参宏

前面说过，#define宏可以定义常量，执行简单的文本替换操作，基本形式为：#define 宏名称 替换的值。它不是语句，所以后面不需要加分号，这样一条替换的规则，就被称为“宏”。

#define PI 3.14
#define MAX 10
#define MIN 0

上面示例中定义了三个宏，预处理程序会把源程序中的PI、MAX、MIN全都替换成对应的值3.14、10、0，宏名称遵循变量的命名规则，且不能有空格，一般以大写的形式出现；宏就是简单的文本替换，替换的值和指定的值一模一样，因此不受任何类型的限制。

通常#define指令都定义到一行，如果有多行，可以使用反斜杠“\”来换行。

#define STR "abcdefghigklmn,opq\
rstuvwxyz"

#define命令还支持多个宏包含替换，下面示例中的MAX2会被替换成100 * 100。

#define MAX 100
#define MAX2 MAX * MAX

2.2 带参宏

#define定义宏时，还可以接受一个或多个参数，与函数的参数写法类似。宏定义的参数是形式参数，宏替换的参数是实际参数，所以在进行替换的时候，不仅要宏展开，还要替换相应的参数。

//定义带参宏，注意宏名和参数括号之间不能有空格
#define MAX(A) A+A  

MAX(10);//宏替换成10+10

宏的参数列表也可以是空的，但是括号还是要写，主要用于调用函数。

#define PRINTF() printf("test")

和无参宏一样，带参宏也是支持使用反斜杠\来换行处理，还可以使用更大括号{}来创建局部作用域。

#define TEST(a,b){\
   printf("%d\n",a * b);
}

2.3 可变参宏

宏定义的参数的数量可以是不固定的，即可变参数的宏，就是不确定数量的参数。

#define X(a,b,...) a + b,__VA_ARGS__
//使用X宏
X(1,2,"test",10)
//宏展开后
1+2,"test",10

上面的示例中定义了一个可变参数的宏，前面有两个固定的参数a和b，后面可变参数使用…来表示，后面的替换文本中，__VA_ARGS__表示多余的参数，注意…只能放在最后。

2.4 #undef取消宏

#undef指令用来取消一个#define宏的定义。

#define MAX 100
#undef MAX  //取消MAX的宏定义

3. #include

#include是文件包含指令，用于将对应的头文件（.h）引入到当前文件中，有两种形式。

第一种是使用尖括号<文件名>，表示引入的是系统提供的标准库头文件，且不需要写路径。

#include <stdio.h> //引入标准库文件

第二种是使用双引号“文件名”，表示引入的是程序员自己定义的头文件，需要指定相对目录路径。

#include "test.h" //当前目录
#include "/pro/test.h"//在其他目录

4. #if、#else、#elif、#endif

预处理程序中还可以支持条件编译，#if指令集合表示条件判断，和if…else语句类似，当#if满足条件时，就会编译内部所定义的内容，否则就不会被编译。

#if 0
  int a = 5;//不满足条件
#endif

上面的示例中，#if 0表示条件不成立，所以会跳过这条语句，不会被编译。这一点和if语句很类似，后面可以跟表达式，通过判断表达式的结果来确定执行，为真就编译，为假就忽略。#endif指令用于结束一个#if指令的定义。它和#if指令是一一对应的。

#if…#endif之间还可以加入#else指令，用于处理#if指令条件不满足的情况。

#if 0
  int a = 5;//不满足条件
#else
  int a = 10;
#endif

#if 0不满足条件，就会执行#else指令里面的语句。

如果有多种情况需要判断时，就需要使用到#elif指令，相当于else if语句。

#define V 5

#if V == 1
  printf("V等于1");
#elif V == 5
  printf("V等于5");
#else
  printf("V是未知的");
#endif

5. #ifdef、#endif

#ifdef…#endif指令用于判断某个宏是否定义了，通常用于判断某个头文件是否被重复引入。

#ifdef X
  printf("X已经定义了\n");
#endif

如果宏X已经定义过，就会执行#ifdef指令里面的语句，否则会忽略。

#ifdef相当于#if指令的子集，它也是可以和#else指令结合使用的。

#ifdef X
  printf("X已经定义了\n");
#else
  printf("X没有被定义\n");
#endif

如果宏X没有被定义，则会执行#else指令中的语句。

6. #ifndef、#endif

#ifndef…#endif指令用于判断某个宏没有定义，它与#ifdef…#endif指令是对立的。

#ifndef X
  printf("X没有定义\n");
#endif

上面的示例中，如果宏X没有定义，则会执行#ifndef指令里面的语句，否则会忽略。

7. 预定义宏

C语言中提供了一些预定义的宏，可以直接使用但不能修改。

• _DATE_：当前编译日期，格式为“MMM DD YYYY”的字符串；
• _TIME_：当前编译时间，格式为“HH:MM:SS”的字符串；
• _FILE_：当前文件名，也是一个字符串；
• _LINE_：当前行号，以一个十进制常量表示；
• _STDC_：定义为1，表示当前的编译器定义为标准C；
• __STDC_VERSION__：编译器当前所使用的版本，格式为“yyyymmL”的整型常量。

8. 其他

8.1 #运算符

#运算符通常用于将宏定义替换文本的参数转换为字符串形式，只能用于带参数的宏。

#define MAX(a) #a  //参数前加#运算符
printf("%s\n",MAX(100));//输出字符串

上面示例中的MAX(100)展开后被替换成100，参数前加上#运算符就输出字符串，否则输出的是整数。

8.2 ##运算符

##运算符将宏的两个参数进行合并为一个标记符，通常用于生成多个变量名。

#define MAX(b) a##b

//声明多个变量
int MAX(1),MAX(2),MAX(3),MAX(4),MAX(5);//输出int a1,a2,a3,a4,a5;

8.3 #line指令

#line指令用于定义文件中的行号，可以覆盖掉预定义宏中_LINE_。

#line 100 //重置行号为100

上面的示例中将行号重定义为100，它是一个起始值，就是从下一行开始递增行号。

#line指令除了重定义行号以外，还可以改变文件名称。

#line 100 "test.h"

8.4 #error指令

#error指令用于程序在编译阶段输出错误，终止程序编译。

#define MAX 100
#ifndef MAX
#error undefined
#endif

上面的示例中，如果MAX宏未定义，则会进入#ifndef指令执行#error指令中的内容，并停止编译。

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