C语言之预处理和宏
（注：本文所讲为C语言生一些基本语法，其中主体为C语言，部分中采用了c++的一些语法。）
一.预定义符号
以下是C语言核心预定义符号的其中5个：
1. __FILE__ ：表示当前正在编译的源文件名称，是字符串类型，包含文件的完整路径 。常用于记录错误或调试信息，明确问题出现的文件。例如 printf("错误发生在文件：%s\n", __FILE__); 。
2. __LINE__ ：代表当前源代码所在的行号，为整型。配合 __FILE__ 能精准定位代码位置，如 fprintf(stderr, "错误在文件 %s 的第 %d 行\n", __FILE__, __LINE__); 。
3. __DATE__ ：字符串类型，格式为 "MMM DD YYYY" ，表示源文件被编译的日期 。可用于标记代码版本或记录编译时间相关信息。
4. __TIME__ ：字符串类型，格式为 "HH:MM:SS" ，代表源文件被编译的具体时间 。
5. __STDC__ ：整型，如果编译器遵循ANSI C标准，其值为1，否则未定义 。用于检测编译器对标准C的遵循情况，方便进行条件编译。
以上代码中，通过 cout 输出了 __FILE__ （源文件名）、 __LINE__ （当前行号）、 __DATE__ （编译日期）、 __TIME__ （编译时间）这些预定义宏。调试控制台展示对应的输出结果，直观呈现这些宏在程序调试和信息记录方面的作用。
二.#define
1.#define定义常量
基本格式：#define name stuff
以上代码在VS2022环境中编写。代码首先通过宏定义 PI 表示圆周率近似值，以及用 do_forever 定义了一个死循环结构。在主函数里，先输出 PI 的值，接着进入死循环。循环内变量 i 自增，当 i 等于 5 时输出 i 的值并跳出循环。这展示了宏定义在简化代码和构建特定逻辑结构上的应用，以及循环和条件判断语句的基本用法。
注：在用宏定义标识符时，不要再最后加上引号
原因：
1. 语法错误风险
如果宏定义时不小心加了分号，如 #define PI 3.14159; ，在使用宏的地方，替换后会引入多余分号，可能导致语法错误。
2. 逻辑错误隐患
在宏定义函数 - like宏（带参数的宏）时，加分号问题更严重。
2.#define定义函数
#define 机制包括了一个规定，允许把参数替换到文本中，这种实现通常称为宏或定义宏。
下面是宏的申明方式：
1 #define name( parament-list ) stuff
不过宏定义有一些问题需要注意，请查看以下代码
以上是两段代码编写与运行结果。代码中包含头文件引入、命名空间使用，以及宏定义 ADD 和 SQUARE 。主函数里定义变量 x 并调用 SQUARE 宏计算表达式值。上方截图中 SQUARE 宏定义存在缺陷，未加括号，运行结果异常；下方截图修正宏定义，加上括号，运行输出正确结果 16 。体现宏定义中括号使用对运算优先级及结果的关键影响。
三.带有副作用的宏参数
当宏参数在宏的定义中出现超过一次的时候，如果参数带有副作用，那么你在使用这个宏的时候就可能出现危险，导致不可预测的后果。副作用就是表达式求值的时候出现的永久性效果。
这段C++ 代码借助宏定义 MAX 来找出两数中的较大值。代码中对宏进行了两组测试：一组使用带有副作用的 a++ 和 b++ 作为参数，运行结果揭示了宏处理这类参数时会改变变量原本的值，导致结果与预期有偏差；另一组使用无副作用的 x + 1 和 y + 1 ，运行后变量值未受影响，结果正常。这鲜明地展示了宏在处理带副作用参数时的风险，警示我们编写代码时需谨慎对待宏定义中参数的副作用，以免引发程序逻辑错误。
四.宏的替换规则
1.调用宏时参数检查
在调用宏时，首先会对传入的参数进行检查，查看参数中是否包含其他由 #define 定义的符号。若包含，这些符号会首先被它们所代表的内容替换 。例如，若已定义 #define PI 3.14 ， #define R 2 ，又有宏 #define CIRCUMFERENCE 2 * PI * R ，在使用 CIRCUMFERENCE 时， PI 和 R 会先被替换成 3.14 和 2 。
2.文本替换
完成参数中符号的替换后，预处理器会将宏定义中的替换文本插入到程序中调用宏的原始位置，此时宏定义中的参数名会被传入的实际参数值所替换 。比如 #define MAX(a, b) ((a) > (b)? (a) : (b)) ，当使用 MAX(3, 5) 时，会被替换为 ((3) > (5)? (3) : (5)) 。
3.再次扫描
插入替换文本后，预处理器会再次扫描结果文件，查看其中是否还包含由 #define 定义的符号。若存在，就重复上述替换过程，直至不再有可替换的 #define 定义符号 。
此外，还有一些注意事项：
①宏定义不能递归：宏参数和 #define 定义中虽可出现其他 #define 定义的符号，但宏定义自身不能直接或间接引用自身，否则会导致无限循环替换 。
②字符串常量不参与搜索：预处理器搜索 #define 定义的符号时，字符串常量的内容不会被搜索替换 。例如 #define HELLO "Hello" ，程序中字符串 "Hello World" 里的 Hello 不会被当作宏来替换。
五.宏和函数对比
关键区别总结：
1. 文本替换 vs 逻辑执行：宏是简单的文本替换，函数是运行时执行的指令。
2. 安全性与灵活性：函数更安全（类型检查、作用域），宏更灵活（可操作符号、条件编译等）。
3. 代码膨胀：宏可能引发多次替换导致代码膨胀，函数通常更节省空间。
根据需求选择：性能敏感且简单的操作可用宏，复杂逻辑或需要安全性的场景优先用函数。
宏和函数的命名区别：
六.头文件的包含
1.头文件的被包含方式
"filename"与<filename>的区别
标准库头文件不建议用 "" 包含的原因如下：
①查找效率低：用 "" 时编译器先在当前源文件目录找，没找到才去系统默认库路径找，而标准库头文件在系统默认库路径，这样会多一次不必要查找，浪费时间。
②可移植性问题：不同系统中标准库头文件位置相对固定且统一，用 "" 指定从当前目录找，在不同环境下可能找不到，导致代码在不同平台上移植时出错。 用 <> 直接去系统默认库路径找，可移植性更好。
2.嵌套文件的包含
在C语言中，嵌套文件包含指一个被包含的头文件中又包含另一个头文件 。比如文件a.h包含b.h ，b.h又包含c.h 。
（1）注意事项
①防止重复包含：可能导致头文件内容被多次编译，出现重定义等错误。可使用头文件保护符（如 #ifndef 、 #define 、 #endif 组合 ）或 #pragma once 避免。
②包含顺序：不合理顺序可能引发标识符未定义等问题，一般按使用依赖确定顺序。
③避免复杂嵌套：会让代码结构复杂、可读性变差，还影响编译速度。
（2）解决C语言中嵌套文件包含问题的方法如下：
①使用头文件保护符：在头文件中用 #ifndef 、 #define 、 #endif 防止重复定义。
②合理安排包含顺序：先包含被依赖的头文件，再包含依赖它的头文件。
③简化嵌套结构：尽量减少不必要的嵌套，使代码结构清晰。
④使用 #pragma once ：在头文件开头添加 #pragma once ，保证头文件只被编译一次。