C预处理器

**C预处理器**是C语言、C++语言的预处理器。用于在编译器处理程序之前预扫描源代码，完成头文件的包含，巨集扩展，，行控制（line control）等操作。

## 编译阶段
C语言标准规定，预处理是指前4个编译阶段（phases of translation）。
# 三字符组与双字符组的替换
# 行拼接（Line splicing）: 把物理源码行（Physical source line）中的换行符转义字符处理为普通的换行符，从而把源程序处理为逻辑行的顺序集合。
# 单词化（Tokenization）: 处理每行的空白、注释等，使每行成为token的顺序集。
# 擴展巨集与预处理指令（directive）处理。

## 包含文件

用于包含另一个文件:


```cpp
#include <stdio.h>

int main(void)
{
    printf("Hello, world!\n");
    return 0;
}
```


## 条件编译

if-else指令包括`#if`, `#ifdef`, `#ifndef`, `#else`, `#elif` and `#endif` .


```cpp
#if VERBOSE >= 2
  print("trace message");
#endif

#ifdef __unix__ /* __unix__ is usually defined by compilers targeting Unix systems */
# include <unistd.h>
#elif defined _WIN32 /* _WIN32 is usually defined by compilers targeting 32 or 64 bit Windows systems */
# include <windows.h>
#endif
```



```cpp
#if !(defined __LP64__ || defined __LLP64__) || defined _WIN32 && !defined _WIN64
	// we are compiling for a 32-bit system
#else
	// we are compiling for a 64-bit system
#endif
```

 

## 巨集定義與擴展
有两种巨集： 
* 类似对象的巨集（无参数的巨集）
* 类似函数的巨集（带参数的巨集），在第一个标识符与左括号之间，绝不能有空格。 


```cpp
#define <identifier> <replacement token list>                    // object-like macro
#define <identifier>(<parameter list>) <replacement token list>  // function-like macro, note parameters
```
 

宏定义可以用`#undef`取消:

```cpp
#undef <identifier>                                              // delete the macro
```


## 特殊巨集与指令

`__FILE__` 与 `__LINE__`, 扩展为当前文件与行号。例如:


```cpp
// debugging macros so we can pin down message origin at a glance
#define WHERESTR  "[file %s, line %d]: "
#define WHEREARG  __FILE__, __LINE__
#define DEBUGPRINT2(...)       fprintf(stderr, __VA_ARGS__)
#define DEBUGPRINT(_fmt, ...)  DEBUGPRINT2(WHERESTR _fmt, WHEREARG, __VA_ARGS__)
//...

  DEBUGPRINT("hey, x=%d\n", x);
```

 
C或C++语言标准定义了巨集： `__STDC__`, `__STDC_VERSION__`, `__cplusplus`,`__DATE__`,`__TIME__`,`__func__`等。

## Token字符串化

`#`运算符(Stringification Operator)把随后的token转化为C语言的字符串。 

```cpp
#define str(s) #s

str(p = "foo\n";) // outputs "p = \"foo\\n\";"
str(\n)           // outputs "\n"
```


即使#运算符后面的是另一个巨集名，这个宏名将不会被巨集展开，而是按照字面值被当作一个字符串。因此，如果需要#运算符后面的巨集名做巨集展开，需要使用两层巨集的嵌套使用，其中外层的巨集展开时也一并把#运算符后面的巨集名做巨集展开。例如： 


```cpp
#define xstr(s) str(s)
#define str(s) #s
#define foo 4

str (foo)  // outputs "foo"
xstr (foo) // outputs "4"
```


## Token连接
`##`运算符(Token Pasting Operator)连接两个token为一个token.

```cpp
#define DECLARE_STRUCT_TYPE(name) typedef struct name##_s name##_t

DECLARE_STRUCT_TYPE(g_object); // Outputs: typedef struct g_object_s g_object_t;
```


`##`运算符左侧或右侧如果是另一个巨集名，这个宏名将不会被巨集展开，而是按照字面值被当作一个token。因此，如果需要##运算符左右的巨集名做宏展开，需要使用两层巨集的嵌套使用，其中外层的巨集展开时也一并把##运算符左右的巨集名做宏展开。

## 用户定义的编译错误与警告

```text
#error "error message"
#warning "warning message"
```


## 编译器相关的预处理特性

`#pragma`指令提供了编译器特定的预处理功能。 
## 相關條目
*X巨集
## 参考文献

## 外部链接

* ISO/IEC 9899. The official C standard. As of 2014, the latest publicly available version is a working paper for C11.
* GNU CPP online manual
* [Visual Studio .NET preprocessor reference](http://msdn.microsoft.com/en-us/library/y4skk93w(VS.80).aspx)
* Pre-defined C/C++ Compiler Macros project: lists "various pre-defined compiler macros that can be used to identify standards, compilers, operating systems, hardware architectures, and even basic run-time libraries at compile-time"