C預處理器簡介

cpreprocesser，簡稱cpp，是c編譯器在編譯原始碼之前用於轉換**的巨集處理器。之所以稱之為巨集處理器，是因為通過cpp，你可以在程式中定義和使用巨集。cpp是一種文字處理工具，因此也可以用於c、c++和objective-c之外的原始碼。

cpp的作用是對輸入的檔案做一系列的文字處理，這些文書處理是最先進行的。理論上，預處理中的各個操作的執行是有嚴格的順序，但實際上gnu的cpp將所有的操作一起執行。這些變換大體上可以分為這四個階段：

將輸入檔案載入記憶體並分行

gnu cpp處理的是ascii編碼的位元組流。gnucpp還支援擴充套件的ascii碼，如isolatin-1和utf-8，目前不支援非7bit的ascii編碼字元。

不同的作業系統使用不同的方式來標記行的結束。gnucpp接受ascii序列lf

,cr,

crlf

和lfcr

作為換行符，但在同乙個檔案中要使用同一種換行符。如果檔案的最後一行沒有換行符，那麼gnucpp

將自動為其補上換行符。

如果有三字詞（trigraph），將其轉為對應的單個字元

trigraph是個歷史遺留問題，是為了使那些缺少一些c中字元的遺留系統使用c，目前很少使用，甚至一些編譯器都不能正確地處理trigraph。trigraph共有9個，其對應關係如下圖所示：

trigraph: ??( ??) ??< ??> ??= ??/ ??' ??! ??-

replacement:      [    ]        #    \    ^    |    ~

將標記為連續的多行合併為乙個單行

標記為連續的多行指行末使用」/」標記的行，cpp將其刪除並將下一行連線到此行。即使在」/」與換行符之間有空格，也不會有影響，標記的多行仍為標記的多行。

將所有的注釋用空格代替

/*...*/和//標記的注釋在此步會被cpp用空格代替。

在文字處理結束後，輸入檔案將被轉化為乙個詞（token）序列，這些詞（token）和c編譯器中的詞（token）大部分是對應的，但也有例外。這些詞用空格分開，空格本身並不是詞。

在斷詞的過程中如果出現多義性，那麼cpp將採取貪心策略，從左側開始盡量獲得更長的詞，如a+++++b將被分為a++ ++ + b。

在cpp中將輸入檔案斷詞後，除非使用##運算子，否則分詞不會發生改變，如：

#define foo() bar
foo()baz
==> bar baz
not==> barbaz

儘管foo()baz中foo()和baz之間沒有空格，但因為對foo()做了定義，因此cpp將其作為兩個詞來處理，中間使用空格分離。

預處理token可以分為這五個大類：identifiers,preprocessing numbers, string literals, punctutators和其它。下面簡單介紹這五個類：

identifiers:預處理identifier與c中的identifier是一樣的，即：以下劃線或字元開頭，由字元、數字或下劃線組成的序列。c中的預處理identifier只有乙個關鍵字，defined。

preprocessingnumber：與普通的數字定義不同。除c中的普通整型和浮點型常量外，還包括其它的一些表達方式。preprocessingnumber指任何以可選的點和十進位制數字開頭的，包括字元、數字、下劃線、點和指數的序列。指數包括這些：

e+

e-

e+

e-

p+

p-

p+

,and

p-

。預處理中的數字之所以這麼定義，是想將預處理器從複雜的數定義中擺脫出來。

stringliterals

：包括字串常量、字元常量和頭檔名。頭檔名有兩種表達方式，分別是」...

」和<...>

。使用」...

」，預處理器會首先在當前目錄尋找相關的標頭檔案，再去系統路徑尋找，使用<...>

則直接去系統目錄查詢標頭檔案。

punctutators：包括所有c和c++中標點（punctutators）。ascii中除@

$

和`

這三個外，其它全部標點都是c

中的標點。所有的兩字元和三字元操作符都是標點，

除此之外還有六個復合字元，他們的對應關係如下：

digraph:        <%  %>  <:  :>  %:  %:%:
punctuator: [ ] # ##

在完成分詞後，從輸入檔案的得到的詞流（tokenstream）可以傳給編譯器來處理，但如果在預處理語言中定義了一些操作，那麼這麼操作將先於編譯執行。

預處理語言由要執行的指令(directives)和要展開的巨集(macros)組成。其主要功能是：

#在巨集的作用是」字串化「。巨集展開操作並不在處理形如這樣」...」被引起的內容，這樣在」」之間的巨集就不會展開。#巨集操作符可以解決這個問題，#的作用是在其後面巨集展開後，加上」」，如：

#define quoteme(x) #x

下面的**：

printf

("%s

\n",

quoteme(1

+2));

將被展開為：

printf
("%s
\n"
,"1+2");

#在字串化巨集引數時，需要一些技巧，負責巨集引數將不會被展開，如：

#define foo bar

下面的**：

printf
("foo=%s
\n"
, quoteme(foo))
;

將被展開為：

printf
("foo=%s
\n"
,"foo");

經常用於輸出**所在行，如：

#define quoteme_(x) #x
#define quoteme(x) quoteme_(x)

現在

quoteme(__line__)
;

將輸出：

"34"

#常被定義為char，從而增強可讀性，如：

#define char(x)  #x[0]
使得：printf
("%c
\n"
, char(a))
printf
("%c
\n"
, char(b))

輸出：

##可以在預處理階段將兩個詞(token)連線起來，如：

#define mycase(item,id) \
case id: \
item##_##id = id;\
break
switch
(x)

巨集展開後，

mycase

(widget,23

);將得到：

case23:
widget_23 =23;
break;

在使用##處理引數時，要注意增加乙個轉換函式，如下：

enum
;#define older newer
#define small large
#define replace_1(older, small) older##small
#define replace_2(older, small) replace_1(older, small)
void printout()

這段**的執行結果：

check 1:0

check 2:

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