[C++知识库]C预处理器和C库（C语言学习笔记）

本章主要内容：

• 预处理指令——#define、#include、#ifdef、#else、#endif、#ifndef、#if、#elif、#line、#error、#pragma;

• 关键字—— _Generic、 _Noreturn、 _Static _assert;

• 函数/宏——sqrt()、atan()、atan2()、exit()、atexit()、assert()、memcpy()、memmove()、va_start()、va_arg()、va_copy()、va_end();

• C预处理器的其他功能；

• 通用选择表达式；

• 内联函数；

• C库概述和一些特殊用途的方便函数。

1.翻译程序的第一步

在处理程序之前，编译器必须对该程序进行一些翻译处理。

a.首先,编译器把源代码中出现的字符映射到源字符集。

该过程处理多个字节字符和三字序列——字符扩展让C更加国际化。

b.第二，编译器定位每个反斜杠后面跟着换行符的实例，并删除他们。

?//例如把下面两个物理行（physical line）转换成一个逻辑行（logical line）;
?printf("hello\
?        world!\n");
?printf("hello world!\n");

注意：在这种场合下，“换行符”的意思是通过按下Enter键在源代码文件中换行所生成的字符，而不是指符号表征\n。

由于预处理表达式的长度必须是一个逻辑单元，所以这一步为预处理做好了准备工作。一个逻辑行可以是多个物理行。

c.第三，编译器把文本划分成预处理记号序列、空白序列和注释序列（记号是由空格、制表符或换行符分隔的项，详见2.1节）。

注意：编译器将用一个空格字符替换每一条注释，而且实现可以用一个空格替换所有的空白字符序列（不包括换行符）。

d.最后，程序已经准备好进入预处理阶段，预处理查找一行中以#号开始的预处理指令。

2.明示常量：#define

指令可以出现在源文件的任何地方，其定义从指令出现的地方到该文件末尾有效。

#define指令常被用来定义明示常量（mainfest constant)（也叫符号常量），但是该指令还有许多其它用途。

?/* preproc.c -- 简单的预处理示例 */
?#include "stdio.h"
?#define TWO 2   //可以使用注释
?#define OW "Consistency is the last refuge of the unimagina\
?tive. - Oscar Wilde"    /* 反斜杠把定义延续到下一行 */
??
?#define FOUR TWO*TWO
?#define PX printf("x is %d.\n", x);
?#define FMT "X is %d.\n"
??
?int main(void)
?{
? ? ?int x = TWO;
? ? ?
? ? ?PX;
? ? ?x = FOUR;
? ? ?printf(FMT, x);
? ? ?printf("%s\n", OW);
? ? ?printf("TWO: OW\n");
? ? ?
? ? ?return 0;
?}
??

预处理器指令从#开始运行，到后面的第一个换行符为止，指令的长度仅限于一个逻辑行。

每行#define（逻辑行）都由3部分组成。

• 第一部分是#define指令本身。

• 第二部分是选定的缩写，也称宏。

  1. 类对象宏(object-like macro) -- 代表值

  2. 类函数宏(function-like macro)

  3. 宏的名称必须遵循C变量的命名规则

• 第三部分称为替换列表或替换体

宏展开(macro expansion)

预处理器在程序中找到宏的实例后，就会用替换体代替该宏；从宏变成最终替换文本的过程称为宏展开。

唯一例外是双引号中的宏不进行宏展开。

2.1记号

从技术角度来看，可以把宏的替换体看作是记号(token)型字符串，而不是字符型字符串。C预处理器记号是宏定义的替换体中单独的“词”。

用空白把这些词分开。

?#define FOUR 2*2

该宏定义有1个记号： 2*2序列。

?#define SIX 2 * 3

该宏定义有3个记号： 2、*、3。

替换体中有多个空格时，字符型字符串和记号型字符串的处理方式不同。

?#define EIGHT 4 * 8

如果预处理器把该替换体解释为字符型字符串，将用4 * 8替换EIGHT。即，额外的空格是替换体的一部分。如果预处理器把该替换体解释为记号型字符串，则用三个的记号4 * 8（分别由单个空格分隔）来替换EIGHT

C编译器处理记号的方式比预处理器复杂。由于编译器理解C语言的规则，所以不要求代码中的空格来分隔记号。例如， C编译器可以把2*2直接视为3个记号，因为它可以识别2是常量， *是运算符。

（未完，待更新）