Язык программирования Си для персонального компьютера

Препроцессор языка Си представляет собой макропроцессор, используемый для обработки исходного файла на нулевой фазе компиляции. Компилятор языка Си сам вызывает препроцессор, однако препроцессор может быть вызван и автономно. Директивы препроцессора представляют собой инструкции, записанные в исходном тексте программы на языке Си и предназначенные для выполнения препроцессором языка Си.

Директивы препроцессора обычно используются для того, чтобы облегчить модификацию исходных программ и сделать их более независимыми от особенностей различных реализаций компилятора языка Си, разных компьютеров и операционных сред. Директивы препроцессора позволяют заменить лексемы в тексте программы некоторыми значениями, вставить в исходный файл содержимое другого исходного файла, запретить компиляцию некоторой части исходного файла и т.д. Препроцессор Си распознает следующие директивы:

#define	#else	#if	#ifndef	#line
#elif	#endif	#ifdef	#include	#undef

Символ # должен быть первым в строке, содержащей директиву в СП MSC версии 4. В СП MSC версии 5 ив СП ТС ему могут предшествовать пробельные символы. Как в СП MSC, так и в СП ТС пробельные символы допускаются между символом # и первой буквой директивы.

Некоторые директивы могут содержать аргументы. Директивы могут быть записаны в любом месте исходного файла, но их действие распространяется только от точки программы, в которой они записаны, до конца исходного файла.

Указания компилятору, или прагмы, представляют собой инструкции, записываемые в исходном тексте программы и предназначенные для управления действиями компилятора языка Си в определенных ситуациях. Набор указаний компилятору и их смысл различаются для разных компиляторов языка Си, поэтому в разделе 7.8 описывается только общий синтаксис указаний компилятору.

В рассматриваемых системах программирования есть возможность получить промежуточный текст программы после работы препроцессора, до начала собственно компиляции. В этом файле уже выполнены макроподстановки, а все строки, содержащие директивы #define и #undef, заменены на пустые строки. На место строк #include подставлено содержимое соответствующих включаемых файлов. Выполнена обработка директив условной компиляции #if, #elif, #else, #ifdef, #ifndef, #endif, а строки, содержащие их, заменены пустыми строками. Пустыми строками заменены и исключенные в процессе условной компиляции фрагменты исходного текста. Кроме того, в этом файле есть строки следующего вида:

#<константа>["имя файла"]

которые соответствуют точкам изменения номера текущей строки и/или номера файла по директивам #line или #include.

Именованные константы и макроопределения

Директива #define обычно используется для замены часто используемых в программе констант, ключевых слов, операторов и выражений осмысленными идентификаторами. Идентификаторы, которые заменяют числовые или текстовые константы либо произвольную последовательность символов, называются именованными константами. Идентификаторы, которые представляют некоторую последовательность действий, заданную операторами или выражениями языка Си, называются макроопределениями. Макроопределения могут иметь аргументы. Обращение к макроопределению в программе называется макровызовом.

В языке Си принято записывать идентификаторы именованных констант и макроопределений символами верхнего регистра, чтобы отличать их от имен переменных и функций. Это, однако, не является требованием языка Си.

Директива #undef отменяет текущее определение именованной константы. Только когда определение отменено, именованной константе может быть сопоставлено другое значение. Однако многократное повторение определения с одним и тем же значением не считается ошибкой.

Макроопределение напоминает по синтаксису определение функции. Однако замена вызова функции макровызовом может повысить скорость выполнения программы, поскольку для макроопределения не требуется генерировать вызывающую последовательность, которая занимает относительно большое время (засылка аргументов в стек, передача управления и т.п.). С другой стороны, многократное употребление макроопределения в программе может потребовать значительно большей памяти, чем вызовы функции (код для функции генерируется один раз, а для макроопределения — столько раз, сколько имеется макровызовов в программе).

Имеется возможность задавать определения именованных констант не только в исходном тексте, но и в командной строке компиляции.

Имеется ряд предопределенных идентификаторов, которые нельзя использовать в директивах #define и #undef в качестве идентификаторов. Они рассмотрены в разделе 7.9 "Псевдопеременные".

Директива #define

Синтаксис:

#define <идентификатор> <текст>

#define <идентификатор> <список параметров> <текст>

Директива #define заменяет все вхождения <идентификатора> в исходном файле на <текст>, следующий в директиве за <идентификатором>. Этот процесс называется макроподстановкой, <идентификатор> заменяется лишь в том случае, если он представляет собой отдельную лексему. Например, если <идентификатор> является частью строки или более длинного идентификатора, он не заменяется. Если за <идентификатором> следует <список параметров>, то директива определяет макроопределение с аргументами.

<Текст> представляет собой набор лексем, таких как ключевые слова, константы, идентификаторы или выражения. Один или более пробельных символов должны отделять <текст> от <идентификатора> (или от заключенных в скобки параметров). Если текст не умещается на строке, то он может быть продолжен на следующей строке; для этого следует набрать в конце строки символ обратный слэш и сразу за ним нажать клавишу ENTER.

<Текст> может быть опущен. В этом случае все экземпляры <идентификатора> будут удалены из исходного текста программы. Тем не менее, сам <идентификатор> рассматривается как определенный и при проверке директивой #if дает значение 1 (смотри раздел 7.4.1).

<Список параметров>, если он задан, содержит один или более идентификаторов, разделенных запятыми. Идентификаторы в списке должны отличаться друг от друга. Их область действия ограничена макроопределением, в котором они заданы. Список должен быть заключен в круглые скобки. Имена формальных параметров в <тексте> отмечают позиции, в которые должны быть подставлены фактические аргументы макровызова. Каждое имя формального параметра может появиться в <тексте> произвольное число раз.

В макровызове следом за <идентификатором> записывается в круглых скобках список фактических аргументов, соответствующих формальным параметрам из <списка параметров>. <Текст> модифицируется путем замены каждого формального параметра на соответствующий фактический аргумент. Списки фактических аргументов и формальных параметров должны содержать одно и то же число элементов.

Примечание. Не следует путать подстановку аргументов в макроопределение с передачей аргументов функции. Подстановка в препроцессоре носит чисто текстовый характер. Никаких вычислений или преобразований типа при этом не производится.

Выше уже говорилось, что макроопределение может содержать более одного вхождения данного формального параметра. Если формальный параметр представлен выражением с побочным эффектом, то это выражение будет вычисляться более одного раза, а вместе с ним каждый раз будет возникать и побочный эффект. Результат выполнения в этом случае может быть ошибочным.

Внутрь <текста> в директиве #define могут быть вложены имена других макроопределений или констант. Их расширение производится лишь при расширении <идентификатора> этого <текста>, а не при его определении директивой #define. Это надо учитывать, в частности, при взаимодействии вложенных именованных констант и макроопределений с директивой #undef: к моменту расширения содержащего их текста они могут уже оказаться отменены директивой #undef.