13.8　预处理命令的其他话题

13.8.1　再谈宏

1．符号常量、枚举常量与const变量

通过“#define”预处理命令可以定义符号常量，这种常量由于在预处理过程中只进行简单的文字替换，所以显得十分直接和坦率。通常与问题有关的常数都可以用这种方法处理。比如，要编写一个计算24点的程序，那么这个24显然是描述问题的一个常数，就可以用符号常量的方式描述。

尽量使用抽象的性质来描述这种常量，比具体的名词来描述显得更专业些。

与

相比无疑后者更好写。因为后者具有更好的适应性，可以轻易地改为计算5点、6点的程序（对于有些问题，可以通过这个办法把问题规模减小再进行测试）。前者做这样的修改则显得生硬牵强，让人感到别扭。

枚举常量适合描述一组相关的散列常量，在for语句或switch语句中使用枚举常量可能非常漂亮自然。比如把星期几描述为枚举类型就非常自然。

使用枚举常量的另一个好处是，在程序调试时容易跟踪，符号常量由于在编译之前就已经被替换掉了，所以没办法跟踪。

但是枚举常量只是枚举变量的一个值域而已，归根到底还是要使用变量。在C语言中一个枚举类型的变量可以取这个值域之外的值。

还有一种有些像常量的变量——const变量。必须要说的是，const变量并非常量而是变量，是一种不可以显式改变（比如通过“＝”、“＋＋”、“——”等改变）的变量，把它理解为“只读变量”是比较靠谱的。

由于是变量，所以可以求得其指针。通过这个指针去修改相应的变量，在C标准中是一种未定义行为，也就是说修改这个变量还是有可能的。

const变量不像枚举常量那样可以写出漂亮的switch语句，因为变量不可以作为case的标号。

通常在两种情况下使用const变量：需要求指向这个变量的指针，指向符号常量的指针是没有办法求得的；在确信某个参数在函数中不应该被改变的前提下，把形参定义为const变量。这有两个好处：编译器会发现你对这个形参的误修改；编译器可以对代码进行合理的优化。

所以，尽管三者有一些相似的地方，然而它们最恰当的使用场合并不一样，这需要在实践中努力体会。

2．参数数目可变的宏（C99）

C99容许定义参数数目不定的宏。这些不确定的形参同样用“…”表示；由于这些形参没有名字，所以在对应的替换表中，这些参数出现的位置用预定义的宏“VA_ARGS”表示。例如：

那么在代码中出现的宏调用：

在宏展开之后就变成了：

有一点需要注意，就是C99要求“…”必须是最右边的，也就是最后一个参数。

3．预定义的宏

C标准规定编译器必须预先某些宏，这些宏如下所示。

DATE：替代为编译的日期。

FILE：替代为源文件的名称。

LINE：目前源代码的行数，从文件头开始算起。

TIME：编译的时间。

STDC：整数常量1，表示编译器遵循C标准。

STDC_VERSION：如果支持C99则为199901L

这些宏的名称都以两个下划线开头也以两个下划线结束，在自己定义宏时应注意避免取这样的名字。这些预定义的宏不可以通过“#undef”命令取消。

C99标准中还增加了另外一个宏，如下所示。

STDC_HOSTED：如果目前的实现版本是宿主环境，则为1；否则为0。

所谓“宿主环境”一般指程序是在某种操作系统下运行，这样的C程序都必须有且只有一个main()函数，这是程序执行的起点。非宿主环境是指程序不依赖操作系统而独立运行，这种情况下程序不一定要有main()函数，至于程序从那哪个函数开始执行也视具体的编译器而定。

4．分层展开的问题

可以用宏来定义另一个宏，比如：

也可以用宏调用作为另一个宏调用的参数，比如：

程序代码13-37

其中的“COS(PF(3.))”将被展开为—>(cos(PF(3.)))—>(cos(((3.)(3.))))。但是若希望得到“"(cos(((3.)(3.))))"”这样的字符串字面量却需要费一点周折。如果只是定义

那么，S(COS(PF(3.)))宏展开后得到的只是"COS(PF(3.))"。这时应该定义另外一个宏先将“COS(PF(3.))”展开，然后再把展开之后的内容转变成字符串字面量。

程序代码13-38

这时，S(COS(PF(3.)))被展开为—>S((cos(PF(3.))))—>S((cos(((3.)(3.)))))—>"(cos(((3.)(3.))))。这样，程序的输出如图13-7所示。

图13-7　分层展开的问题

13.8.2　其他编译预处理命令

1．内置的编译命令#pragram、_Pragma

#Pragma预处理命令的作用是给编译器提供一些额外的信息，基本上相当于IDE开发环境中的“编译选项”菜单的功能，比如结构体成员的对齐方式等。例如

表示的是结构体成员应该对齐到偶数地址。这条命令的一般使用形式如下。

各个编译器可以规定自己的“额外信息”的提供方式，这些提供方式显然不具备很好的可移植性。如果编译器在代码中碰到不认识的#Pragma指示则会忽略这条预处理命令。

C99增加了3个新的#pragma的使用方式，其中之一如下所示。

其中“on或off或default”，可以取值为“ON”、“OFF”或“DEFAULT”，分别表示浮点表达式的被处理的方式。

C99新增加的另外两条“# Pragma”命令如下所示。

前者关于浮点环境，后者关于复数计算。这里不打算给出更详细的说明。在这里想说的一件事情是，GNU的GCC编译器无视这个预处理命令，一旦遇到“#Pragma”预处理命令，GCC预处理器就会自动运行一个小游戏程序或者干脆停止编译。从这里不难看出在C语言界中许多人对“#pragma”这条预处理命令的态度和看法。

“_Pragma”是一个预处理运算符，其作用和“#Pragma”相似。不同之处在于“#Pragma”是一条预处理命令，它必须单独占据一行；而“_Pragma”则不受这个限制，并且它还可以很容易地通过宏展开实现“#pragma”命令的“参数化”。例如

的作用和

是一样的。

2．#error

这条命令的作用是停止预处理并输出一个错误信息，其一般格式如下所示。

这条命令通常结合条件编译预处理命令一起使用，用于检查代码中是否存在着不应该继续预处理然后编译下去的情况。例如

当预处理器发现编译器不符合C标准时将停止继续预处理，并输出“编译器不符合C标准。”这条信息。

3．#line

编译时产生的警告信息、错误信息以及程序调试时的信息通常会给出对应代码的位置（所在源文件、行号及所在函数的名字）。#line预处理命令的作用是重新指定代码的行号和文件的别名，其一般形式的语法如下所示。

在该条预处理命令之后，如果输出行号的信息，将不再是默认的自然行号，而是以“#line”命令指定的行号开始记数。如果同时指定了文件名，那么在输出文件名字的时候将使用新的别名而不是真正的文件名。下面的代码演示了这条命令的作用。

程序代码13-39

其中的“FILE”、“LINE”为标准所规定的预定义的宏，分别代表代码的文件名及行号。

这段程序的输出如图13-8所示。

图13-8　#line的作用