Директивы препроцессора

Препроцессор (макропроцессор) - это составная часть стандартного пакета языка Си, которая обрабатывает исходный текст программы до того, как он пройдет через компилятор. Препроцессор читает строки текста и выполняет действия, определяемые командными строками - директивами. Если первый отличный от пробела символ в строке- управляющий (#), то такая строка рассматривается препроцессором как командная. Строки, не являющиеся командными, либо подвергаются преобразованиям, либо остаются без изменения.

Существует целый ряд директив препроцессора и большинство из них предназначено для управления работой компилятора.

Наиболее важными из них являются директивы #define и #include.

Рассмотрим наиболее часто используемые возможности препроцессора: макрогенерация (замена лексических единиц) #define,

включение файлов #include, условная компиляция #if #ifdef.

2.3.2. Замена лексических единиц.

Замена одной группы символов на другую можно осуществить с помощью директивы #define.

Директива #define имеет две синтаксические формы:

#define идентификатор текст

#define идентификатор (список параметров) текст

Эта директива заменяет все последующие вхождения идентификатора на текст. Такой процесс называется макроподстановкой.

Пример:

#define WIDTH 80

#define LENGTH (WIDTH+10)

В данном примере эти директивы изменят в тексте программы каждое слово WIDTH на число 80, а каждое слово LENGTH на выражение (80+10) вместе с окружающими его скобками.

Командная строка вида #define name text вызывает в оставшейся части программы замену всех вхождений идентификатора name на строку text. Например, определение #define pi 3.14159265 позволяет использовать в программе имя pi вместо константы 3.14159265. Такое определение не завершается точкой с запятой.

Замещающий текст обычно представляет собою остаток строки. Длинное определение можно продолжить, если в конце продолжаемой строки поставить \. Внутри строк, заключенных в кавычки, подстановка не производится, так что, например, для определенного выше имени pi в функции printf("pi"); подстановки не будет. Имена могут переопределяться и новые определения могут использовать ранее введенные определения.

Так как препроцессор не является частью компилятора языка Си, а представляет относительно простой макрогенератор, имеется возможность переопределять различные синтаксические единицы языка-лексемы (т.е. идентификаторы, ключевые слова, константы, цепочки литер, знаки операций и знаки пунктуации).

В приведенной ниже программе, предназначенной для выявления всех пар целых чисел из интервала [-n,n], являющихся решениями уравнения 2*yx*x =4, используются привычные для языка Паскаль, операторные скобки begin-end вместо пары {}, и ключевое слово then. Это стало возможным благодаря предварительно определенным лексическим заменам.

Пример:

#include <stdio.h>
#define then //then будет заменено на пробел
#define begin { // begin заменяется на cкобку
#define end } // end заменяется на скобку

main()
begin
int n,x,y,k=0;
printf("введи n\n");scanf("%d",&n);
for(x=-n;x<=n;x++)
for(y=-n;y<=n;y++)
if(2*y-x*x==4) then
begin
k=k+1;
printf(x=%d, y=%d\n",x,y);
end
if(k==0) then
printf("корней нет\n ");
end

Лекция 3.

Приведенная выше технология замены одной группы символов на другую относится к макросредствам языка. Строка #define name text называется макроопределением, name называется макрошаблоном, а text - макрорасширением. Каждое появление имени name в теле программы называется макровызовом.

Командная строка

#define name (p1,p2,..,pk) text

является макроопределением с аргументами. За именем name в круглых скобках (после name не должно быть пробела!) следует разделенные запятыми формальные параметры p1, p2.., pk, также являющиеся идентификаторами. Каждый раз, когда в тексте программы встречается имя макроопределения с фактическими аргументами, они подставляются вместо формальных, так что заменяющий текст будет зависеть от вида макровызова. Определим в качестве примера такую макроподстановку:

#define MAX(X,Y) ((X)>(Y)?(X):(Y))

Использована условная операция для определения максимального из двух чисел.

Как и в определении функции, переменные X и Y в макроопределении являются формальными параметрами.

После этого строка в программе:

m=MAX(a+b, a-b);

будет заменена на строку:

m=((a+b)>(a-b)?(a+b):(a-b));

Текст макроопределения берут в скобки для обеспечения большей надежности программы. Пренебрежение скобками может привести к серьезным ошибкам, что иллюстрируют два следующих примера.

Пусть нужно разделить число 16 на квадрат числа 2

В первом примере, где использованы скобки результат будет правильным.

Пример 1:

#include <stdio.h>
#define SQR(n) (n*n)
main()
{
printf("%d\n",16/SQR(2));
}

Пример 2:

#include <stdio.h>
#define SQR(n) n*n
main()
{
printf("%d\n",16/SQR(2));

}

Во втором примере, где скобки в макроопределении опущены, результат ошибочный, так как макроподстановка переопределится в текст:

printf("%d\n",16/2*2);

что конечно, не равносильно задуманному.

Так, при наличии скобок # define MAX(X,Y) ((X)>(Y)?(X):(Y))

фрагмент t=MAX(i&j,s[i] || j);

будет заменен на фрагмент:

t=((i&j)>(s[i] || j)?(i&j):(s[i] || j);

а при отсутствии скобок – # define MAX(X,Y) X > Y? X: Y

на фрагмент:

t=i&j>s[i] || j? i&j: s[i] || j;

в котором условное выражение вычисляется совсем в другом порядке.

Макроопределения иногда используются вместо определений функций, обычно из соображений эффективности. Но следует помнить, что препроцессор может лишь заменять одну строку на другую, не разбираясь, зачем это нужно. В отличие от параметра функции, параметр макроопределения вычисляется при каждом вхождении в макроопределение. Поэтому макровызов MAX(i++, j++) для приведенного выше макроопределения к увеличению i и j на 2.