C语言知识总结（5）

预处理指令

C语言提供的预处理指令主要有：宏定义、文件包含、条件编译

宏定义

不带参数的宏定义

1>一般形式

#define 宏名 字符串

 比如#define A 10

2>作用

它的作用是在编译预处理时，将源程序中所有"宏名"替换成右边的"字符串"，常用来定义常量。

3>使用习惯及注意

• 宏名一般用大写字母，以便与变量名区别开来，但用小写也没有语法错误
• 对程序中用双引号扩起来的字符串内的字符，不进行宏的替换操作。
• 在编译预处理用字符串替换宏名时，不作语法检查，只是简单的字符串替换。只有在编译的时候才对已经展开宏名的源程序进行语法检查
• 宏名的有效范围是从定义位置到文件结束。如果需要终止宏定义的作用域，可以用#undef命令
• 定义一个宏时可以引用已经定义的宏名

#define R  3.0
#define PI 3.14
#define L  2*PI*R
#define S  PI*R*R

带参数的宏定义

1>一般形式：#define 宏名(参数列表) 字符串

2>作用：在编译预处理时，将源程序中所有宏名替换成字符串，并且将 字符串中的参数 用 宏名右边参数列表 中的参数替换

3>使用注意

• 宏名和参数列表之间不能有空格，否则空格后面的所有字符串都作为替换的字符串
• 带参数的宏在展开时，只作简单的字符和参数的替换，不进行任何计算操作。所以在定义宏时，一般用一个小括号括住字符串的参数。
• 计算结果最好也用括号括起来

#include <stdio.h>

#define Pow(a) (a) * (a)

int main(int argc, const char * argv[]) {
    int b = Pow(10) / Pow(2);
    
    printf("%d", b);
    return 0;
}

// int b = (10) * (10) / (2) * (2);
// int b = 10 * (10 / 2) * 2  结果是100
// 将上面的第3行代码改为：#define Pow(a) ( (a) * (a) )
// 那么第6行被替换为： int b = ( (10) * (10) ) / ( (2) * (2) );
// 结果是25

宏定义与函数的区别

1. 宏定义不涉及存储空间的分配、参数类型匹配、参数传递、返回值问题
2. 函数调用在程序运行时执行，而宏替换只在编译预处理阶段进行。所以带参数的宏比函数具有更高的执行效率

条件编译

1>概念：在很多情况下，我们希望程序的其中一部分代码只有在满足一定条件时才进行编译，否则不参与编译(只有参与编译的代码最终才能被执行)，这就是条件编译。

2>基本用法

#if 条件1
 ...code1...
#elif 条件2
 ...code2...
#else
 ...code3...
#endif

<1> 如果条件1成立，那么编译器就会把#if 与 #elif之间的code1代码编译进去（注意：是编译进去，不是执行，很平时用的if-else是不一样的）
<2> 如果条件1不成立、条件2成立，那么编译器就会把#elif 与 #else之间的code2代码编译进去

<3> 如果条件1、2都不成立，那么编译器就会把#else 与 #endif之间的code3编译进去

<4> 注意，条件编译结束后，要在最后面加一个#endif，不然后果很严重

<5> #if 和 #elif后面的条件一般是判断宏定义而不是判断变量，因为条件编译是在编译之前做的判断，宏定义也是编译之前定义的，而变量是在运行时才产生的、才有使用的意义

其他用法

1、#if defined() 和 #if !defined()的用法

#if 和 #elif后面的条件不仅仅可以用来判断宏的值，还可以判断是否定义过某个宏。比如：

 #if defined(MAX)
    ...code...
 #endif

如果前面已经定义过MAX这个宏，就将code编译进去。它不会管MAX的值是多少，只要定义过MAX，条件就成立。

条件也可以取反：

 #if !defined(MAX)
    ...code...
 #endif

如果前面没有定义过MAX这个宏，就将code编译进去。

2、#ifdef 和 #ifndef的用法

用法跟 #if defined() 和 #if !defined() 一样

#ifdef MAX
    ...code...
#endif

#ifndef MAX
    ...code...
#endif

文件包含

概念： 就是用#include，它可以将一个文件的全部内容拷贝另一个文件中。

一般形式：

1> #include <文件名>  直接到C语言库函数头文件所在的目录中寻找文件

2> #include "文件名"  系统会先在源程序当前目录下寻找，若找不到，再到操作系统的path路径中查找，最后才到C语言库函数头文件所在目录中查找

使用注意

• #include指令允许嵌套包含，比如a.h包含b.h，b.h包含c.h，但是不允许递归包含，比如 a.h 包含 b.h，b.h 包含 a.h。
• 使用#include指令可能导致多次包含同一个头文件，降低编译效率（解决方法如下）

#ifndef Zhy
#define Zhy
// 函数的声明
void test();

#endif

这样如果是第一次声明这个test函数就会先执行#ifndef Zhy，因为我们之前没用定义Zhy，所以进行宏定义#define Zhy,然后声明函数test，最后执行第6行代码。当第二次要重复声明test函数时，因为我们第一次声明函数时已经定义了Zhy所以不会再次声明test函数了，这样就防止了test函数的重复声明

函数

1.外部函数：如果在当前文件中定义的函数允许其他文件访问、调用，就称为外部函数。C语言规定，不允许有同名的外部函数。

2.内部函数：如果在当前文件中定义的函数不允许其他文件访问、调用，只能在内部使用，就称为内部函数。C语言规定不同的源文件可以有同名的内部函数，并且互不干扰。

extern与函数

如果你想让一个函数可以被main.c访问，那么这个函数就必须是外部函数。完整的定义是要加上extern关键字。（一般都会省略）

static与函数

当我们想定义一个"内部函数"（也叫静态函数）时，也就是不想让其他文件访问本文件中定义的函数。这时你只需要在定义函数的时候加个static关键字即可。

编译与链接

所谓编译，就是单独检查每个源文件的语法是否合理，并不会检查每个源文件之间的关联关系，一个源文件编译成功就生成一个目标文件。

所谓链接，就是检查目标文件的关联关系，将相关联的目标文件组合在一起，生成可执行文件。

static关键字和extern关键字

1>extern可以用来声明一个全局变量，但是不能用来定义变量

2>默认情况下，一个全局变量是可以供多个源文件共享的，也就说，多个源文件中同名的全局变量都代表着同一个变量

3>如果在定义全局变量的时候加上static关键字，此时static的作用在于限制该全局变量的作用域，只能在定义该全局变量的文件中才能使用，跟其他源文件中的同名变量互不干扰

typedef

我们可以使用typedef关键字为各种数据类型定义一个新名字(别名)。

typedef int Zhy;

typedef和指针

typedef char *String;

typedef和结构体

// 定义一个结构体
struct MyPoint {
    float x;
    float y;
};

// 起别名
typedef struct MyPoint Point;

int main(int argc, const char * argv[]) {
    // 定义结构体变量
    Point p;
    p.x = 10.0f;
    p.y = 20.0f;
    
    return 0;
}

可以简写

typedef struct MyPoint {
    float x;
    float y;
} Point;

// 或
typedef struct {
    float x;
    float y;
} Point;

typedef与指向结构体的指针

#include <stdio.h>

// 定义一个结构体并起别名
typedef struct {
    float x;
    float y;
} Point;

// 起别名
typedef Point *PP;

int main(int argc, const char * argv[]) {
    // 定义结构体变量
    Point point = {10, 20};
    
    // 定义指针变量
    PP p = &point;
    
    // 利用指针变量访问结构体成员
    printf("x=%f，y=%f", p->x, p->y);
    return 0;
}

typedef与枚举类型

// 定义枚举类型
enum Season {spring, summer, autumn, winter};
// 给枚举类型起别名
typedef enum Season Season;

int main(int argc, const char * argv[]) {
    // 定义枚举变量
    Season s = spring;
    
    return 0;
}
// 简写
enum Season {spring, summer, autumn, winter} Season;

enum {spring, summer, autumn, winter} Season;

typedef与指向函数的指针

#include <stdio.h>

// 定义一个sum函数，计算a跟b的和
int sum(int a, int b) {
    int c = a + b;
    printf("%d + %d = %d", a, b, c);
    return c;
}

typedef int (*MySum)(int, int);

int main(int argc, const char * argv[]) {
    // 定义一个指向sum函数的指针变量p
    MySum p = sum;
    
    // int (*p)(int, int) = sum;
    // 利用指针变量p调用sum函数
    (*p)(4, 5);
    
    return 0;
}

typedef 和 #define

typedef char *String1;

#define String2 char *

int main(int argc, const char * argv[]) {
    String1 str1, str2;
    
    String2 str3, str4;
    return 0;
}

第1行给char *起了个别名String1，第2行定义了宏String2。然后在第6、第8行定义了4个变量。

注意：在这种情况下，只有str1、str2、str3才是指向char类型的指针变量，str4只是个char类型的变量。