C 预处理器

C 预处理器(CPP)主要功能包括：

宏展开
文件包含
条件编译
特殊指令处理

C 预处理器只不过是一个文本替换工具而已，它们会指示编译器在实际编译之前完成所需的预处理。

`#include`

#include 包含头文件

示例

cpp

#include <stdio.h>
#include "myheader.h"

`#define`

#define 定义宏（符号常量或函数式宏）

示例

cpp

#define PI 3.14159

#define MAX(a,b) ((a) > (b) ? (a) : (b))

`#undef`

#undef 取消已定义的宏

cpp

#undef PI

`#ifdef`

#ifdef 如果宏已定义则编译后续代码

cpp

#ifdef DEBUG
printf("Debug info\n");
#endif

`#ifndef`

#ifndef 如果宏未定义则编译后续代码（常用于头文件保护）

cpp

#ifndef HEADER_H
#define HEADER_H
/* 内容 */
#endif

`#if`

#if 条件编译（可配合defined操作符使用）

cpp

#if VERSION > 2
/* 新版代码 */
#endif

`#else`

#else #if/#ifdef/#ifndef 的替代分支

cpp

#ifdef WIN32
/* Windows代码 */
#else
/* 其他系统 */
#endif

`#elif`

#elif 类似于else if

cpp

#if defined(UNIX)
/* Unix代码 */
#elif defined(WIN32)
/* Windows代码 */
#endif

`#endif`

#endif 结束条件编译块如上例所示

`#error`

#error 产生编译错误并输出消息

cpp

#if !defined(C99)
#error "需要C99标准"
#endif

`#pragma`

#pragma 编译器特定指令（非标准，各编译器不同）

cpp

#pragma once
#pragma pack(1)

最佳实践建议

1、宏命名：

使用全大写字母和下划线命名宏

示例：

cpp

#define MAX_SIZE 100

2、函数式宏注意事项：

每个参数和整个表达式都要用括号括起来
避免使用有副作用的参数

如

cpp

#define square(x) ((x) * (x))

3、头文件保护：

cpp

#ifndef MY_HEADER_H
#define MY_HEADER_H
/* 头文件内容 */
#endif

4、条件编译调试：

cpp

#ifdef DEBUG
#define DEBUG_PRINT(fmt, ...) printf(fmt, ##__VA_ARGS__)
#else
#define DEBUG_PRINT(fmt, ...)
#endif

5、跨平台开发：

cpp

#if defined(_WIN32)
// Windows特定代码
#elif defined(__linux__)
// Linux特定代码
#elif defined(__APPLE__)
// macOS特定代码
#endif

预定义宏

宏	描述
`__DATE__`	当前日期，一个以 "MMM DD YYYY" 格式表示的字符常量。
`__TIME__`	当前时间，一个以 "HH:MM:SS" 格式表示的字符常量。
`__FILE__`	这会包含当前文件名，一个字符串常量。
`__LINE__`	这会包含当前行号，一个十进制常量。
`__STDC__`	当编译器以 ANSI 标准编译时，则定义为 1。

示例

cpp

#include <stdio.h>

/*
 * 预定义宏演示程序
 * 展示ANSI C标准中常用的预定义宏及其用途
 */
int main()
{
    // 打印当前源文件名（字符串常量）
    printf("当前文件: %s\n", __FILE__);

    // 打印当前行号（十进制整数）
    printf("当前行号: %d\n", __LINE__);

    // 打印编译日期（"MMM DD YYYY"格式）
    printf("编译日期: %s\n", __DATE__);

    // 打印编译时间（"HH:MM:SS"格式）
    printf("编译时间: %s\n", __TIME__);

    // 检查是否符合ANSI/ISO标准（1表示符合）
    printf("ANSI标准: %d\n", __STDC__);

    // 实用示例：调试信息输出
    printf("\n[调试信息] %s (第%d行) 编译于 %s %s\n",
           __FILE__, __LINE__, __DATE__, __TIME__);

    return 0;
}

运行结果

shell

% gcc main.c  -o main && ./main
当前文件: main.c
当前行号: 13
编译日期: Aug  6 2025
编译时间: 00:06:57
ANSI标准: 1

[调试信息] main.c (第26行) 编译于 Aug  6 2025 00:06:57

换行 `\`

一个宏通常写在一个单行上。但是如果宏太长，一个单行容纳不下，则使用宏延续运算符（\）。例如：

cpp

#define message_for(a, b) \
    printf(#a " and " #b ": We love you!\n")

字符串化 `#`

将参数转换为字符串字面量

cpp

#define MAKE_VAR(name) #name

MAKE_VAR(tom); // 展开为: "tom";

字符串连接 `##`

拼接标识符

cpp

#define MAKE_VAR(name, age) name##age

MAKE_VAR(tom, 18); // 展开为: tom18;

defined

预处理器 defined 运算符是用在常量表达式中

用来确定一个标识符是否已经使用 #define 定义过。

如果指定的标识符已定义，则值为真（非零）。如果指定的标识符未定义，则值为假（零）。

cpp

#include <stdio.h>
 
#if !defined (MESSAGE)
   #define MESSAGE "You wish!"
#endif
 
int main(void)
{
   printf("Here is the message: %s\n", MESSAGE);  
   return 0;
}

展开结果

cpp

// gcc -E main.c
int main(void)
{
   printf("Here is the message: %s\n", "You wish!");
   return 0;
}

运行结果

shell

 % gcc main.c  -o main && ./main
Here is the message: You wish!

参数化的宏

使用参数化的宏来模拟函数

例如，下面的代码是计算一个数的平方：

cpp

int square(int x) {
   return x * x;
}

// 使用宏
#define square(x) ((x) * (x))

示例

cpp

#include <stdio.h>
 
#define square(x) ((x) * (x))
 
int main(void)
{
   printf("square(2) = %d\n", square(2));
   return 0;
}

展开结果

cpp

// gcc -E main.c
int main(void)
{
   printf("square(2) = %d\n", ((2) * (2)));
   return 0;
}

运行结果

shell

gcc main.c  -o main && ./main
square(2) = 4

`##__VA_ARGS__`

可变参数宏（C99）

__VA_ARGS__：不会处理结尾多余逗号（,）
##__VA_ARGS__：会处理结尾多余逗号（,）

__VA_ARGS__ 示例

cpp

#include <stdio.h>

#define PRINT_LOG(format, ...) \
    do                             \
    {                              \
        printf(format, __VA_ARGS__);      \
    } while (0)

int main(void)
{
    PRINT_LOG("log\n");
    PRINT_LOG("log %s\n", "test");

    return 0;
}

展开结果

cpp

// gcc -E main.c
int main(void)
{
    do { printf("log\n", ); } while (0);
    do { printf("log %s\n", "test"); } while (0);

    return 0;
}

编译报错

##__VA_ARGS__ 示例

cpp

#include <stdio.h>

#define PRINT_LOG(format, ...) \
    do                             \
    {                              \
        printf(format, ##__VA_ARGS__);      \
    } while (0)

int main(void)
{
    PRINT_LOG("log\n");
    PRINT_LOG("log %s\n", "test");

    return 0;
}

展开结果

cpp

// gcc -E main.c
int main(void)
{
    do { printf("log\n"); } while (0);
    do { printf("log %s\n", "test"); } while (0);

    return 0;
}

运行结果

shell

gcc main.c  -o main && ./main
log
log test

`##args`

##args 是GNU C的扩展写法

args 示例

cpp

#include <stdio.h>

#define PRINT_LOG(format, args...) \
    do                             \
    {                              \
        printf(format, args);      \
    } while (0)

int main(void)
{
    PRINT_LOG("log\n");
    PRINT_LOG("log %s\n", "test");

    return 0;
}

展开结果

cpp

// gcc -E main.c
int main(void)
{
    do { printf("log\n", ); } while (0);
    do { printf("log %s\n", "test"); } while (0);

    return 0;
}

编译报错

##args 示例

cpp

#include <stdio.h>

#define PRINT_LOG(format, args...) \
    do                             \
    {                              \
        printf(format, ##args);      \
    } while (0)

int main(void)
{
    PRINT_LOG("log\n");
    PRINT_LOG("log %s\n", "test");

    return 0;
}

展开结果

cpp

// gcc -E main.c
int main(void)
{
    do { printf("log\n"); } while (0);
    do { printf("log %s\n", "test"); } while (0);

    return 0;
}

运行结果

shell

% gcc main.c  -o main && ./main
log
log test

`do-while(0)`

在 C 语言宏中使用 do { ... } while(0) 是一种经典的安全编程技巧，它可以解决多语句宏的多种问题。以下是全面解析：

示例 1：使用{}

cpp

#include <stdio.h>

#define SWAP(x, y)    \
    {                 \
        int temp = x; \
        x = y;        \
        y = temp;     \
    }

int main(void)
{
    int a = 5, b = 10;

    if (a < 10)
        SWAP(a, b);
    
    printf("a = %d, b = %d\n", a, b);
    return 0;
}

展开后结果

cpp

int main(void)
{
    int a = 5, b = 10;

    if (a < 10)
        { int temp = a; a = b; b = temp; }; // 这里多了一个分号，可能会报错

    printf("a = %d, b = %d\n", a, b);
    return 0;
}

示例2：使用do-while(0)

cpp

#include <stdio.h>

#define SWAP(x, y)    \
    do                \
    {                 \
        int temp = x; \
        x = y;        \
        y = temp;     \
    } while (0)

int main(void)
{
    int a = 5, b = 10;

    if (a < 10)
        SWAP(a, b);

    printf("a = %d, b = %d\n", a, b);
    return 0;
}

展开后结果

cpp

int main(void)
{
    int a = 5, b = 10;

    if (a < 10)
        do { int temp = a; a = b; b = temp; } while (0);

    printf("a = %d, b = %d\n", a, b);
    return 0;
}

C 预处理器 ​

#include ​

#define ​

#undef ​

#ifdef ​

#ifndef ​

#if ​

#else ​

#elif ​

#endif ​

#error ​

#pragma ​

最佳实践建议 ​

预定义宏 ​

换行 \ ​

字符串化 # ​

字符串连接 ## ​

defined ​

参数化的宏 ​

##__VA_ARGS__ ​

##args ​

do-while(0) ​

C 预处理器

`#include`

`#define`

`#undef`

`#ifdef`

`#ifndef`

`#if`

`#else`

`#elif`

`#endif`

`#error`

`#pragma`

最佳实践建议

预定义宏

换行 `\`

字符串化 `#`

字符串连接 `##`

defined

参数化的宏

`##__VA_ARGS__`

`##args`

`do-while(0)`