1 预处理命令
1.1 概述
在前面各章中，已多次使用过以“#”号开头的预处理命令。如包含命令#include，宏定义命令#define等。在源程序中这些命令都放在函数之外，而且一般都放在源文件的前面，它们称为预处理部分。
所谓预处理是指在进行编译的第一遍扫描(词法扫描和语法分析)之前所作的工作。预处理是Ｃ语言的一个重要功能，它由预处理程序负责完成。当对一个源文件进行编译时，系统将自动引用预处理程序对源程序中的预处理部分作处理，处理完毕自动进入对源程序的编译。
Ｃ语言提供了多种预处理功能，如宏定义、文件包含、条件编译等。合理地使用预处理功能编写的程序便于阅读、修改、移植和调试，也有利于模块化程序设计。本章介绍常用的几种预处理功能。
1.2 宏定义
在Ｃ语言源程序中允许用一个标识符来表示一个字符串，称为“宏”。被定义为“宏”的标识符称为“宏名”。在编译预处理时，对程序中所有出现的“宏名”，都用宏定义中的字符串去代换，这称为“宏代换”或“宏展开”。
宏定义是由源程序中的宏定义命令完成的。宏代换是由预处理程序自动完成的。
在Ｃ语言中，“宏”分为有参数和无参数两种。下面分别讨论这两种“宏”的定义和调用。
1.2.1 无参宏定义
无参宏的宏名后不带参数。
其定义的一般形式为：
#define 标识符 字符串
其中的“#”表示这是一条预处理命令。凡是以“#”开头的均为预处理命令。“define”为宏定义命令。“标识符”为所定义的宏名。“字符串”可以是常数、表达式、格式串等。
在前面介绍过的符号常量的定义就是一种无参宏定义。此外，常对程序中反复使用的表达式进行宏定义。
例如：
#define M (y*y 3*y)
它的作用是指定标识符M来代替表达式(y*y 3*y)。在编写源程序时，所有的(y*y 3*y)都可由M代替，而对源程序作编译时，将先由预处理程序进行宏代换，即用(y*y 3*y)表达式去置换所有的宏名M，然后再进行编译。
【例9.1】
#define M (y*y 3*y)
main(){
int s,y;
printf("input a number: ");
scanf("%d",&y);
s=3*M 4*M 5*M;
printf("s=%d\n",s);
}
上例程序中首先进行宏定义，定义M来替代表达式(y*y 3*y),在s=3*M 4*M 5* M中作了宏调用。在预处理时经宏展开后该语句变为：
s=3*(y*y 3*y) 4*(y*y 3*y) 5*(y*y 3*y);
但要注意的是，在宏定义中表达式(y*y 3*y)两边的括号不能少。否则会发生错误。如当作以下定义后：
#difine M y*y 3*y
在宏展开时将得到下述语句：
s=3*y*y 3*y 4*y*y 3*y 5*y*y 3*y；
这相当于：
3y2 3y 4y2 3y 5y2 3y；
显然与原题意要求不符。计算结果当然是错误的。因此在作宏定义时必须十分注意。应保证在宏代换之后不发生错误。
对于宏定义还要说明以下几点：
1) 宏定义是用宏名来表示一个字符串，在宏展开时又以该字符串取代宏名，这只是一种简单的代换，字符串中可以含任何字符，可以是常数，也可以是表达式，预处理程序对它不作任何检查。如有错误，只能在编译已被宏展开后的源程序时发现。
2) 宏定义不是说明或语句，在行末不必加分号，如加上分号则连分号也一起置换。
3) 宏定义必须写在函数之外，其作用域为宏定义命令起到源程序结束。如要终止其作用域可使用# undef命令。
例如：
#define PI 3.14159
main()
{
……
}
#undef PI
f1()
{
……
}
表示PI只在main函数中有效，在f1中无效。
4) 宏名在源程序中若用引号括起来，则预处理程序不对其作宏代换。
【例9.2】
#define OK 100
main()
{
printf("OK");
printf("\n");
}
上例中定义宏名OK表示100，但在printf语句中OK被引号括起来，因此不作宏代换。程序的运行结果为：OK这表示把“OK”当字符串处理。
5) 宏定义允许嵌套，在宏定义的字符串中可以使用已经定义的宏名。在宏展开时由预处理程序层层代换。
例如：
#define PI 3.1415926
#define S PI*y*y /* PI是已定义的宏名*/
对语句：
printf("%f",S);
在宏代换后变为：
printf("%f",3.1415926*y*y);
6) 习惯上宏名用大写字母表示，以便于与变量区别。但也允许用小写字母。
7) 可用宏定义表示数据类型，使书写方便。
例如：
#define STU struct stu
在程序中可用STU作变量说明：
STU body[5],*p;
#define INTEGER int
在程序中即可用INTEGER作整型变量说明：
INTEGER a,b;
应注意用宏定义表示数据类型和用typedef定义数据说明符的区别。
宏定义只是简单的字符串代换，是在预处理完成的，而typedef是在编译时处理的，它不是作简单的代换，而是对类型说明符重新命名。被命名的标识符具有类型定义说明的功能。
请看下面的例子：
#define PIN1 int *
typedef (int *) PIN2;
从形式上看这两者相似， 但在实际使用中却不相同。
下面用PIN1，PIN2说明变量时就可以看出它们的区别：
PIN1 a,b;在宏代换后变成:
int *a,b;
表示a是指向整型的指针变量，而b是整型变量。
然而：
PIN2 a,b;
表示a,b都是指向整型的指针变量。因为PIN2是一个类型说明符。由这个例子可见，宏定义虽然也可表示数据类型， 但毕竟是作字符代换。在使用时要分外小心，以避出错。
8) 对“输出格式”作宏定义，可以减少书写麻烦。
【例9.3】中就采用了这种方法。
#define P printf
#define D "%d\n"
#define F "%f\n"
main(){
int a=5, c=8, e=11;
float b=3.8, d=9.7, f=21.08;
P(D F,a,b);
P(D F,c,d);
P(D F,e,f);
}
