C預先處理指令

原文地址：http://www.51cto.com/html/2005/0927/3844.htm

一、預先處理的由來：
在C++的曆史發展中，有很多的語言特徵（特別是語言的晦澀之處）來自於C語言，預先處理就是其中的一個。C++從C語言那裡把C語言前置處理器繼承過來（C語言前置處理器，被Bjarne博士簡稱為Cpp，不知道是不是C Program Preprocessor的簡稱）。

二、常見的預先處理功能：
前置處理器的主要作用就是把通過預先處理的內建功能對一個資源進行等價替換，最常見的預先處理有：檔案包含，條件編譯、布局控制和宏替換4種。
檔案包含：#include 是一種最為常見的預先處理，主要是做為檔案的引用組合來源程式本文。
條件編譯：#if,#ifndef,#ifdef,#endif,#undef等也是比較常見的預先處理，主要是進行編譯時間進行有選擇的挑選，注釋掉一些指定的代碼，以達到版本控制、防止對檔案重複包含的功能。
布局控制：#progma，這也是我們應用預先處理的一個重要方面，主要功能是為編譯器提供非常規的控制流程資訊。
宏替換： #define，這是最常見的用法，它可以定義符號常量、函數功能、重新命名、字串的拼接等各種功能。

三、預先處理指令：
預先處理指令的格式如下：
# directive tokens
#符號應該是這一行的第一個非Null 字元，一般我們把它放在起始位置。如果指令一行放不下，可以通過/進行控制，例如：
#define Error if(error) exit(1) 等價於
#define Error /
if(error) exit(1)
不過我們為了美化起見，一般都不怎麼這麼用，更常見的方式如下：
# ifdef __BORLANDC__
if_true<(is_convertible<Value,named_template_param_base>::value)>::
template then<make_named_arg, make_key_value>::type Make;
# else
enum { is_named = is_named_parameter<Value>::value };
typedef typename if_true<(is_named)>::template
then<make_named_arg, make_key_value>::type Make;
# endif
下面我們看一下常見的預先處理指令：
#define 宏定義
#undef 未定義宏
#include 文本包含
#ifdef 如果宏被定義就進行編譯
#ifndef 如果宏未被定義就進行編譯
#endif 結束編譯塊的控制
#if 運算式非零就對代碼進行編譯
#else 作為其他預先處理的剩餘選項進行編譯
#elif 這是一種#else和#if的組合選項
#line 改變當前的行數和檔案名稱
#error 輸出一個錯誤資訊
#pragma 為編譯器提供非常規的控制流程資訊
下面我們對這些預先處理進行一一的說明，考慮到宏的重要性和繁瑣性，我們把它放到最後講。

四、檔案包含指令：
這種預先處理使用方式是最為常見的，平時我們編寫程式都會用到，最常見的用法是：
#include <iostream>         //標準庫標頭檔
#include <iostream.h>         //舊式的標準庫標頭檔
#include "IO.h"             //使用者自訂的標頭檔
#include "../file.h"         //UNIX下的父目錄下的標頭檔
#include "/usr/local/file.h" //UNIX下的完整路徑
#include "../file.h"         //Dos下的父目錄下的標頭檔
#include "/usr/local/file.h" //Dos下的完整路徑
這裡面有2個地方要注意：
1、我們用<iostream>還是<iostream.h>?
我們主張使用<iostream>，而不是<iostream.h>,為什麼呢？我想你可能還記得我曾經給出過幾點理由，這裡我大致的說一下：首先，.h格式的標頭檔早在98年9月份就被標準委員會拋棄了，我們應該緊跟標準，以適合時代的發展。其次，iostream.h只支援窄字元集，iostream則支援窄/寬字元集。
還有，標準對iostream作了很多的改動，介面和實現都有了變化。最後，iostream組件全部放入namespace std中，防止了名字汙染。
2、<io.h>和"io.h"的區別？
其實他們唯一的區別就是搜尋路徑不同：
對於#include <io.h> ，編譯器從標準庫路徑開始搜尋
對於#include "io.h" ，編譯器從使用者的工作路徑開始搜尋
五、編譯控制指令：
這些指令的主要目的是進行編譯時間進行有選擇的挑選，注釋掉一些指定的代碼，以達到版本控制、防止對檔案重複包含的功能。
使用格式，如下：
1、
#ifdef identifier
your code
#endif
如果identifier為一個定義了的符號，your code就會被編譯，否則剔除
2、
#ifndef identifier
your code
#endif
如果identifier為一個未定義的符號，your code就會被編譯，否則剔除
3、
#if expression
your code
#endif
如果expression非零，your code就會被編譯，否則剔除
4、
#ifdef identifier
your code1
#else
your code2
#endif
如果identifier為一個定義了的符號，your code1就會被編譯，否則yourcode2就會被編譯
5、
#if expressin1
your code1
#elif expression2 //呵呵，elif
your code2
#else
your code3
#enif
如果epression1非零，就編譯your code1，否則，如果expression2非零，就編譯your code2，否則，就編譯your code3

其他先行編譯指令
除了上面我們說的集中常用的編譯指令，還有3種不太常見的編譯指令：#line、#error、#pragma，我們接下來就簡單的談一下。
#line的文法如下：
#line number filename
例如：#line 30 a.h 其中，檔案名稱a.h可以省略不寫。
這條指令可以改變當前的行號和檔案名稱，例如上面的這條預先處理指令就可以改變當前的行號為30，檔案名稱是a.h。初看起來似乎沒有什麼用，不過，他還是有點用的，那就是用在編譯器的編寫中，我們知道編譯器對C++源碼編譯過程中會產生一些中間檔案，通過這條指令，可以保證檔案名稱是固定的，不會被這些中間檔案代替，有利於進行分析。
#error文法如下：
#error info
例如：#ifndef UNIX
#error This software requires the UNIX OS.
#endif
這條指令主要是給出錯誤資訊，上面的這個例子就是，如果沒有在UNIX環境下，就會輸出This software requires the UNIX OS.然後誘發編譯器終止。所以總的來說，這條指令的目的就是在程式崩潰之前能夠給出一定的資訊。
#pragma是非統一的，他要依靠各個編譯器生產者，例如，在SUN C++編譯器中：
// 把name和val的起始地址調整為8個位元組的倍數
#progma align 8 (name, val)
char name[9];
double val;
//在程式執行開始，調用函數MyFunction
#progma init (MyFunction)
預定義標識符
為了處理一些有用的資訊，預先處理定義了一些預先處理標識符，雖然各種編譯器的預先處理標識符不盡相同，但是他們都會處理下面的4種：
__FILE__ 正在編譯的檔案的名字
__LINE__ 正在編譯的檔案的行號
__DATE__ 編譯時間刻的日期文字，例如： "25 Dec 2000"
__TIME__ 編譯時間刻的時間字串，例如： "12:30:55"
例如：cout<<"The file is :"<<__FILE__"<<"! The lines is:"<<__LINE__<<endl;

預先處理何去何從
如何取代#include預先處理指令，我們在這裡就不再一一討論了。
C++並沒有為#include提供替代形式，但是namespace提供了一種範圍機制，它能以某種方式支援組合，利用它可以改善#include的行為方式，但是我們還是無法取代#include。
#progma應該算是一個可有可無的預先處理指令，按照C++之父Bjarne的話說，就是："#progma被過分的經常的用於將語言語義的變形隱藏到編譯系統裡，或者被用於提供帶有特殊語義和笨拙文法的語言擴充。”
對於#ifdef，我們仍然束手無策，就算是我們利用if語句和常量運算式，仍然不足以替代她，因為一個if語句的本文必須在文法上正確，滿足類檢查，即使他處在一個絕不會被執行的分支裡面。