C语言16--宏定义和关键字
预处理
在C语言程序源码中，凡是以井号（#）开头的语句被称为预处理语句，这些语句严格意义上并不属于C语言语法的范畴，它们在编译的阶段统一由所谓预处理器（cc1）来处理。所谓预处理，顾名思义，指的是真正的C程序编译之前预先进行的一些处理步骤，这些预处理指令包括：
- 头文件：#include
- 定义宏：#define
- 取消宏：#undef
- 条件编译：#if、#ifdef、#ifndef、#else、#elif、#endif
- 显示错误：#error
- 修改当前文件名和行号：#line
- 向编译器传送特定指令：#progma
- 基本语法
- 一个逻辑行只能出现一条预处理指令，多个物理行需要用反斜杠 \ 连接成一个逻辑行
- 预处理是整个编译全过程的第一步：预处理 - 编译 - 汇编 - 链接
- 可以通过如下编译选项 ( -E )来指定来限定编译器只进行预处理操作：
gcc example.c -o example.i -E宏的概念
宏（macro）实际上就是一段特定的字串，在源码中用以替换(无脑)为指定的表达式。例如：
#define PI 3.14此处，PI 就是宏（宏一般习惯用大写字母表达，以区分于变量和函数，但这并不是语法规定，只是一种习惯），是一段特定的字串，这个字串在源码中出现时，将被替换为3.14。例如：
int main()
{
printf("圆周率: %f\n", PI);
// 此语句将被替换为：printf("圆周率: %f\n", 3.14);
}- 宏的作用：
- 使得程序更具可读性：字串单词一般比纯数字更容易让人理解其含义。
- 使得程序修改更易：修改宏定义，即修改了所有该宏替换的表达式。
- 提高程序的运行效率：程序的执行不再需要函数切换开销，而是就地展开。
无值宏定义
定义宏的时候，不一定需要带值，无值的宏定义经常在条件编译中作为判断条件出现，例如：
#define BIG_ENDIAN
#define __cplusplus无参（参数）宏
无参宏意味着使用宏的时候，无需指定任何参数，比如：
#define PI 3.14
#define SCREEN_SIZE 800*480*4
int main()
{
// 在代码中，可以随时使用以上无参宏，来替代其所代表的表达式：
printf("圆周率: %f\n", PI);
mmap(NULL, SCREEN_SIZE, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, ...);
}注意到，上述代码中，除了有自定义的宏，还有系统预定义的宏：
// 自定义宏:
#define PI 3.14
#define SCREEN_SIZE 800*480*4
// 系统预定义宏
#define NULL ((void *)0)
#define PROT_READ 0x1 /* Page can be read. */
#define PROT_WRITE 0x2 /* Page can be written. */
#define MAP_SHARED 0x01 /* Share changes. */宏的最基本特征是进行直接文本替换，以上代码被替换之后的结果是：
int main()
{
printf("圆周率: %f\n", 3.14);
mmap(((void *)0), 800*480*4, 0x1|0x2, 0x01, ...);
}带参宏
带参宏意味着宏定义可以携带“参数”，从形式上看跟函数很像，例如：
#define MAX(a, b) a>b ? a : b
#define MIN(a, b) a<b ? a : b以上的MAX(a,b) 和 MIN(a,b) 都是带参宏，不管是否带参，宏都遵循最初的规则，即宏是一段待替换的文本，例如在以下代码中，宏在预处理阶段都将被替换掉：
int main()
{
int x = 100, y = 200;
printf("最大值:%d\n", MAX(x, y));
printf("最小值:%d\n", MIN(x, y));
// 以上代码等价于:
// printf("最大值:%d\n", x>y ? x : y);
// printf("最小值:%d\n", x<y ? x : y);
}带参宏的特点：
-
- 直接文本替换，不做任何语法判断，更不做任何中间运算。
- 宏在编译的第一个阶段就被替换掉，运行中不存在宏。
- 宏将在所有出现它的地方展开，这一方面牺牲了内存空间，另一方面有节约了切换时间。
带参宏的副作用
由于宏仅仅做文本替换，中间不涉及任何语法检查、类型匹配、数值运算，因此用起来相对函数要麻烦很多。例如：
#define MAX(a, b) a>b ? a : b
int main()
{
int x = 100, y = 200;
printf("最大值:%d\n", MAX(x, y==200?888:999));
}直观上看，无论 y 的取值是多少，表达式 y==200?888:999 的值一定比 x 要大，但由于宏定义仅仅是文本替换，中间不涉及任何运算，因此等价于：
printf("最大值:%d\n", x>y==200?888:999 ? x : y==200?888:999);可见，带参宏的参数不能像函数参数那样视为一个整体，整个宏定义也不能视为一个单一的数据，事实上，不管是宏参数还是宏本身，都应被视为一个字串，或者一个表达式，或者一段文本，因此最基本的原则是：
#define MAX(a, b) ((a)>(b) ? (a) : (b))
typedef、extern和define关键字的详细总结：
static关键字
- 作用：在C语言中，static关键字有多种用途，它可以用于函数、变量和全局变量。
- static修饰局部变量：使之由栈内存临时数据，变成了静态数据（存储与数据段）。
- static修饰全局变量：使之由各文件可见的静态数据，变成了本文件可见（缩小可见范围、降低同名冲突的概率）的静态数据。
- static修饰函数：使之由各文件可见的函数，变成了本文件可见（缩小可见范围、降低同名冲突的概率）的静态函数。
const关键字
- const型指针有两种形式：①常指针 ②常目标指针
- 常指针：const修饰指针本身，表示指针变量本身无法修改。
- 常目标指针：const修饰指针的目标，表示无法通过该指针修改其目标。
- const修饰变量,变量的值修饰为常量不可修改
typedef关键字
- 作用：typedef关键字用于创建类型的别名，可以为现有的数据类型定义一个新的名字。
- typedef int int32_t; // 将类型 int 取个别名，称为 int32_t
- typedef long int64_t;// 将类型 long 取个别名，称为 int64_t
extern关键字
- 作用：extern关键字用于声明一个变量或函数是在其他文件中定义的。
- 使用方法：在一个文件中使用extern关键字声明一个变量或函数，表示该变量或函数是在其他文件中定义的。
- 注意事项：使用extern关键字声明的变量或函数在当前文件中并不分配存储空间，只是告诉编译器该变量或函数在其他文件中定义。
结语：
在这篇博客中，我们深入探讨了 C 语言中的宏定义与关键字的运用和特点。宏定义作为预处理器指令，为代码提供了灵活性与可维护性，使得程序员能够轻松地创建复杂的表达式、常量以及代码块。同时，C 语言的关键字则是我们构建程序逻辑的基石，它们定义了语言的语法规则和结构，确保代码的正确性和可读性。
理解宏定义与关键字不仅有助于提高我们的编程技巧，还能让我们更有效地优化和简化代码。作为 C 语言程序员，掌握这些元素使我们能更加高效地应对各种编程挑战，并提升解决问题的能力。