我的C语言学习笔记（十五）

15.0.0 预处理指令

15.1.0 预处理指令概述

15.1.1 预处理指令的特点

都是以#开头
预处理指令都是在编译之前执行
预处理指令后面都没有分号

C程序的一般流程：

新创建一个.c的源文件，.c的文件是C程序的源文件
在.c的源文件中写上符合C语法规范的源代码
C语言严格区分大小写
除了字符串的内容，其他地方都必须使用英文字符
使用cc -c指令编译源文件

格式：cc -c 源文件名称

先执行源文件中的预处理指令
检查源代码语法是否符合规范
如果符合语法九生成.o目标文件，这个文件就是源代码.c文件对应的二进制指令；如果不符合就报错，不会生成目标文件
链接

格式：cc .o目标文件

为.o的目标文件添加启动代码
链接函数。告诉编译器，要调用的函数在什么地方
链接成功以后，就会生成一个可执行文件a.out

预处理指令的分类

文件包含指令
宏定义：可以将一段C代码定义为1个标识，使用这个标识就可以使用这段代码
条件编译指令：只编译指定的C代码为二进制指令

15.2.0 宏

15.2.1 宏定义

宏定义：它是一个预处理指令，所以它在编译之前执行。
作用：可以为一段C代码定义一个标识，如果你要使用这段C代码，那么你就使用这个标识就可以了。
语法结构：#define 宏名宏值
如何使用宏：在C代码中，直接使用宏的名称就可以了。

#define N 10
int a = N + 1

宏的原理：在预编译的时候，就会执行源文件中的预处理指令，会将C代码中使用宏名的地方替换为宏值。

将C代码中的宏名替换为宏值的过程叫做宏替换/宏代换。

15.2.2 使用宏的注意事项

宏值可以是任意的东西。
在定义宏的时候，并不会检查语法，只有在完成了宏替换的时候，才会检查替换后是否符合语法。
如果宏值是一个表达式，宏值并不是这个表达式的结果，而是这个表达式本身。
如果宏值中包括一个变量名，那么在使用这个宏之前必须要保证这个变量已经存在
无法通过赋值符号为宏赋值
宏的作用域：
宏可以定义在函数的外部，也可以定义在函数的内部
从定义宏的地方开始，后面的所有的地方都可以直接使用这个宏。就算宏在函数内部，也可以被外部的其他函数使用。
默认情况下，宏从定义的地方一直到文件结束都可以使用，而undef可以使宏提前失效。

#undef 宏名

字符串中如果出现了宏名（双引号中出现了宏名），系统不会认为这是一个宏，而认为是字符串的一部分，字符串中并不会出现宏替换。
宏可以实现层层替换

#define PI 3.14
#define R 5
#define AREA PI * R * R

如果宏定义的宏值后面跟了一个分号，系统就会认为分号是宏值的一部分，替换的时候会连分号一起
可以把任意的C代码定义为宏
#define和typedef的区别
#define是一个预处理指令，在预编译的时候执行，在预编译的时候会把宏名换成宏值
typedef是一个c代码，在运行的时候才执行
#define可以将任意的C代码去一个标识名
typedef只能为数据类型取名字

15.2.3 带参数的宏

我们在定义宏的时候，宏名是可以带参数的。

在这个宏值当中，可以直接使用这个参数。

语法结构：#define 宏名(参数) 宏值

如果使用的宏有参数，那么就必须要在使用它的时候为这个宏的参数传值。

例如：

#define N(a) a + 10
int b = N(20);

宏代换的原理是什么？

先将传入的值传递给宏的参数，那么宏的参数的值就是我们传递的值
再把宏值当中使用参数的地方换成参数的值
再把这个最终的宏值替换到使用这个宏名的地方

使用有参数的宏的注意事项：

宏不是函数，所以宏的参数不需要加类型说明符，直接写参数名就可以了
在定义宏的时候，编译器是如何区分宏名和宏值的？

#define后面第一个空格后的连续无空格内容是宏名，宏名后的第一个空格后是宏值。

为带参数的宏传值的时候是本色传递。本色传递是指：如果传递一个变量，并不是传递这个变量的值，而是直接传递的是这个变量的串。

宏一定程度上可以实现函数的功能效果，但是宏值一旦换行就表示这个宏定义就结束了，不适合大量代码的情况。如果代码只有一句或两句的情况是可以的，但是代码量多的时候是不适合使用宏的。

15.3.0 条件编译指令

15.3.1 条件编译指令的用法

条件编译指令，它是一个预处理指令，所以在预编译阶段执行。

作用：默认情况下，我们所有的C代码都会被编译为二进制代码，而条件编译指令的作用是可以让编译器只编译指定部分的代码。

条件编译指令的第一种用法：

#if 条件
C代码；
#endif

在预编译的时候，如果条件成立，就会将其中的C代码编译成二进制指令；如果条件不成立，就不会将其中的C代码编译成二进制指令。

注意：条件只能是宏，不能是变量。

条件编译指令的第二种用法：

#if 条件1
C代码；
#elif 条件2
C代码；
#elif 条件3
C代码；
#endif

这个类似if-else if结构，但记得最后一定要用#endif结束这段预编译指令。

与if-else if结构的区别是：

条件编译指令是一个预处理指令，在预处理阶段执行，而if结构是C代码，在程序运行时执行，要晚于预编译指令。
if语句无论如何全部都要被编译为二进制指令，条件编译指令只会将符合条件的C代码编译为二进制指令。
实际上，if语句一定程度上可以换成条件编译指令，但是条件编译指令的条件不能是变量参与，只能是宏。
条件编译指令的第三种用法：

#ifdef 宏名
C代码;
#endif

如果定义了指定的宏，就编译其中的C代码，否则就结束。

还有一种：

#ifndef 宏名
C代码;
#endif

如果没有定义了指定的宏，就编译其中的C代码，否则就结束。

15.3.2 使用条件编译指令防止同一个文件被重复包含

实现的效果：

无论一个文件被#include多少次，我只希望它最终只会被包含一次。

解决方案：

文件

#ifndef 宏名
#define 宏名
代码;
#endif

这种做法通常是为了防止同一个头文件被重复包含多次代码。

15.4.0 static和extern两个关键字

static和extern是C语言中的两个关键字，用来修饰变量和函数。

15.4.1 static和extern修饰局部变量

static修饰局部变量的效果

如果局部变量被static修饰，那么这个变量就叫做静态变量。

静态变量不再存储于栈区域，而是存储在常量区。

当函数执行完毕之后，这个静态变量不会被回收。下次再执行这个函数的时候，当初在函数中声明静态变量的那句代码就不会再执行，直接略过，直接使用上一次运行后存储在常量区的变量的值。函数无论执行多少次，这个静态变量只有一份。

例如：

void test()
{
 static int num = 0;
 num++;
 printf(“num = %d\n”,num);
}
int main()
{
 test();
 test();
 test();
 test();
 test();
 return 0;
}

我们可以发现，最终输出的结果是：

而不是从前我们学习过的都是1。这就是static修饰局部变量的效果。

extern修饰局部变量的效果

extern不能修饰局部变量。

15.4.2 static和extern修饰全局变量

我们知道，写一个函数，完整的步骤应该是先声明，后实现。

而写一个全局变量，完整的步骤也应该分两步：

先写全局变量的声明。即只定义全局变量而不赋值；

例如：int num;

再写全局变量的定义，定义全局变量并初始化，也叫做全局变量的实现。

例如：int num = 10;

注意：如果全局变量只有定义没有实现，那么系统会自动去实现这个全局变量，自动初始化为0.

当我们分模块开发的时候，声明全局变量需要注意以下几点：

全局变量的声明要写在.h的头文件中
全局变量的定义也就是实现，要写在包含该头文件的.c文件中
如果将全局变量定义在模块中，这个全局变量就必须要用static或extern修饰
如果定义在模块中的全局变量用extern修饰，这个模块中的全局变量就可以跨模块访问
如果定义在模块中的全局变量用static修饰，这个模块中的全局变量就只能在当前模块中访问。如果跨模块使用，虽然编译时不会报错，但是会发生取不到真正的值这样的问题。