Препроцесор C

Препроцесор С/С++ — програмний інструмент, який використовується в мовах програмування C та C++, препроцесор, що змінює код програми для подальшої компіляції й збірки.

Мова препроцесора C/C++ не є повною за Тюрінгом хоча б тому, що за допомогою директив неможливо змусити препроцесор «зависнути».

Директиви

Директивою препроцесора називається рядок у коді, який має такий вигляд #ключове_слово параметри. Є чітко визначений список ключових слів:

• define — Задає макровизначення (макроси) або константу
• undef — Скасовує попереднє визначення
• include — Вставляє текст з зазначеного файлу (імпортує)
• if — Здійснює умовну компіляцію при істинності константного виразу
• ifdef — Здійснює умовну компіляцію, якщо константа визначена
• ifndef — Здійснює умовну компіляцію при невизначеності константи
• else — Гілка умовної компіляції при хибності висловлювання
• elif — Гілка умовної компіляції, утворена злиттям else та if
• endif — Кінець гілки умовної компіляції
• line — Препроцесор змінює номер поточного рядка й ім'я файлу для компіляції
• error — Висвітлення повідомлення з зупинки компіляції
• pragma — Дію, що залежить від конкретної реалізації компілятора
• warning — Висвітлення повідомлення без зупинки компіляції
• порожнє слово — пуста дія

Опис директив

Константи та макроси #define

Константи та макроси препроцесора використовуються для визначення невеликих фрагментів коду. Зазвичай константи визначаються за допомогою великих літер.

// константа
#define BUFFER_SIZE 1024
#define PI 3.14
// макрос
#define NUMBER_OF_ARRAY_ITEMS(array) (sizeof(array)/sizeof(*(array)))

Кожна константа і кожен макрос замінюються відповідним їм визначенням. Макроси мають параметри, схожі на функції, використовуються для зменшення коду.

Приклад визначення макроса max, який приймає два аргументи: a і b та повертає більше з двох число:

#define max( a, b ) ( (a) > (b) ? (a) : (b) )

Макрос викликається як звичайна функція:

z = max(x, y);

Після заміни макроса код виглядатиме так:

z = ((x) > (y) ? (x) : (y));

Директива #include

При виявленні директив #include "..."  або #include <...>, де «…» — ім'я файлу, препроцесор читає вміст зазначеного файлу, виконує директиви й заміни (підставлення).

Для #include "..."пошук файлу виконується в цій теці й теках, зазначених в командному рядку компілятора. Для #include <...> пошук файлу виконується в теках, що містять файли стандартної бібліотеки (шлях до цих тек залежать від компілятора).

Файли, що включаються зазвичай містять:

• оголошення функцій;
• оголошення глобальних змінних;
• визначення інтерфейсів;
• визначення типів даних;
• структури
• та інше.

Директива #includeзазвичай вказується на початку файлу (в заголовку), тому включаються файли називаються заголовками.

Приклад включення файлів зі стандартної бібліотеки мови C:

#include <math.h> // імпортування математичних функцій(стандартна бібліотека)
#include <foo.h> // імпортування файлу не зі стандартної бібліотеки

Використання препроцесора вважається неефективним з наступних причин:

• кожен раз при включенні файлів виконуються директиви й заміни (підставляння); компілятор міг би зберігати результати препроцесорування для використання в майбутньому;
• множинні включення одного файлу доводиться запобігати вручну за допомогою директив умовної компіляції; компілятор міг би виконувати цю задачу самостійно.

Починаючи з 1970-х років стали з'являтися способи, якими замінено включення файлів. У мовах Java і Common Lisp використовуються пакети (ключове слово package) (див. Package в Java), в мові Паскаль — англ.  units (ключові слова unitі uses), у мовах Modula, OCaml, D, Haskell і Python — модулі. Використовуються ключові слова moduleі import.

Посилання

• The C Preprocessor (англ.)