Реферат: Препроцессор языка C.
для определения каким компилятором был скомпилирован заголовок (С или С++).
'__STRICT_ANSI__'
Этот макрос определяется тогда и только тогда, когда при вызове GNU C
указывается опция '-ansi'. Он определяется как пустая строка.
'__BASE_FILE__'
Этот макрос заменяется на имя основного исходного файла в форме
строковой константы С. Это исходный файл, указываемый в качестве параметра
при вызове компилятора С.
'__INCLUDE_LEVEL__'
Этот макрос заменяется на десятичную целую константу, которая указывает
на уровень вложенности подключаемых файлов. Его значение увеличивается на
единицу при обработке директивы '#include' и уменьшается на единицу при
завершении обработки каждого файла. Начальное значение для файлов,
указываемых в командной строке при вызове компилятора является равным нулю.
'__VERSION__'
Этот макрос заменяется сторокой, указывающей номер версии GNU C.
Обычно это последовательность десятичных чисел, разделенных точками.
Например '"2.6.0"'.
'__OPTIMIZE__'
Этот макрос определяется в оптимизирующих компиляторах. Если но
определен, то это приводит к созданию в подключаемых файлах GNU
альтернативных макроопределений для некоторых функций из системных библиотек.
Проверка или использование значения этого макроса не имеет особого смысла,
до тех пор, пока не будет полной уверенности в том, что программы будут
выполняться с таким же эффектом.
'__CHAR_UNSIGNED__'
Этот макрос определяется тогда и только тогда, когда тип данных 'char'
является беззнаковым. Он реализован для правильного функционирования
подключаемого файла 'limit.h'. Не следует использовать этот макрос. Вместо
этого можно использовать стандартные макросы, определенные в файле 'limit.h'.
Препроцессор использует этот макрос для определения необходимости в
добавлении знакового бита в больших восьмеричных символьных константах.
'__REGISTER_PREFIX__'
Этот макрос заменяется на сроку, описывающую префикс, добавляемый к
обозначению регистров процессора в ассемблерном коде. Он может использоваться
для написания ассемблерного кода, функционирующего в различных оболочках.
Например, в оболочке 'm68k-aout' производится замена на строку '""', а
в оболочке 'm68k-coff' макрос заменяется на строку '"%"'.
'__USER_LABEL_PREFIX__'
Этот макрос заменяется на строку, описывающую префикс, добавляемый к
меткам пользователя в ассемблерном коде. Он может использоваться для
написания ассемблерного кода, функционирующего в различных оболочках.
Например, в оболочке 'm68k-out' он заменяется на строку '" "', а в оболочке
'm68k-coff' - на строку '""'.
4.3.2. Нестандартные заранее определенные макросы
Обычно С препроцессор имеет несколько заранее определенных макросов,
значения которых различаются в зависимости от используемой платформы и
операционной системы. В данном руководстве не представляется возможным
рассмотреть все макросы. Здесь описаны только наиболее типичные из них.
Для просмотра значений заранее определенных макросов можно воспользоваться
командой 'cpp -dM'.
Некоторые нестандартные заранее определенные макросы более или менее
подробно описывают тип используемой операционной системы. Например,
'unix'
Этот макрос обычно определен на всех системах Unix.
'BSD'
Этот макрос определен на последних версиях системы Berkley Unix
(возможно только в версии 4.3).
Другие макросы описывают тип центрального процесора. Например,
'vax'
Определен на Vax компьютерах.
'mc68000'
Определен на большинстве компьютеров, использующих процессор Motorola
68000, 68010 или 68020.
'm68k'
Также определен на большинстве компьютеров с процессором 68000, 68010
или 68020. Хотя некоторые разработчики используют 'mc68000', а некоторые -
'm68k'. Некоторые заранее определяют оба макроса.
'M68020'
Определен на некоторых системах с процессором 68020 в дополнение к
макросам 'mc68000' и 'm68k', которые являются менее специфичными.
'_AM29K'
'_AM29000'
Определены на компьютерах с процессорами из семейства AMD 29000.
'ns32000'
Определен на компьютерах, использующих процессоры серии National
Semiconductor 32000.
Другие нестандартные макросы описывают изготовителей компьютерных
систем. Например,
'sun'
Определен на всех моделях компьютеров Sun.
'pyr'
Определен на всех моделях компьютеров Pyramid.
'sequent'
Определен на всех моделях компьютеров Sequent.
Эти заранее определенные символы являются не только нестандартными, но
они к тому же не соответствуют стандарту ANSI, потому что их имена не
начинаются с символа подчеркивания. Поэтому опция '-ansi' запрещает
определение этих символов.
Это приводит к тому, что опция '-ansi' становится бесполезной, так как
большое количество программ зависит от нестандартных заранее определенных
символов. Даже системные подключамые файлы проверяют их значения и
генерируют неправильные объявления в случае если требуемые имена не
определены. В результате очень мало программ компилируется с опцией '-ansi'.
Что же нужно сделать в ANSI C программе для того, чтобы проверить тип
используемого компьютера?
Для этой цели GNU C предоставляет параллельную серию символов, имена
которых состоят из обычных символов с добавлением строки '__' с начала и
с конца. Таким образом символ '__vax__' используется на системах Vax, и
так далее.
Набор нестандартных заранее определенных символов в GNU C препроцессоре
изменяется (при компиляции самого компилятора) с помощью макроса
'CPP_PREDEFINES', которым является строка, состоящая из опций '-D',
разделенных пробелами. Например, на системе Sun 3 используется следующее
макроопределение:
#define CPP_PREDEFINES "-Dmc68000 -Dsun -Dunix -Dm68k"
Этот макрос обычно указывается в файле 'tm.h'.
4.4. Стрингификация
"Стрингификация" означает преобразование фрагмента кода в строковую
константу, которая содержит текст этого фрагмента кода. Например, в результате
стрингификации 'foo (z)' получается '"foo (z)"'.
В С препроцессоре, стрингификация является опцией, используемой при
замене аргументов в макросе макроопределением. При появлении имени аргумента
в теле макроопределения, символ '#' перед именем аргумента указывает на
стрингификацию соответствующего аргумента при его подстановке в этом месте
макроопределения. Этот же аргумент может быть заменен в другом месте
макроопределения без его стрингификации, если перед именем аргумента нет
символа '#'.
Вот пример макроопределения с использованием стрингификации:
#define WARN_IF(EXP) \
do { if (EXP) \
fprintf (stderr, "Warning: " #EXP "\n"); } \
while (0)
Здесь аргумент 'EXP' заменяется один раз обычным образом (в конструкции
'if'), а другой - с использованием стрингификации (аргумет функции
'fprintf'). Конструкция 'do' и 'while (0)' является реализацией макроса
'WARN_IF (ARG);'.
Возможности срингификации ограничены до преобразования одного макро
аргумента в одну строковую константу: не существует методов комбинирования
аргумента с другим текстом и посследующей стрингификации полученных данных.
Хотя рассмотренный выше пример показывает как может быть достигнут подобный
результат в стандартном ANSI C с использованием возможности объединения
смежных строковых констант в одну. Препроцессор стрингифицирует реальное
значение 'EXP' в отдельную строковую константу и в результате получается
следующий текст:
do { if (x == 0) \
fprintf (stderr, "Warning: " "x == 0" "\n"); } \
while (0)
но С компилятор обнаруживает три строковые константы, расположенные друг
за другом и объединяет их в одну:
do { if (x == 0) \
fprintf (stderr, "Warning: x == 0\n"); } \
while (0)
Стрингификация в С является не только заключением требуемого текста в
кавычки. Необходимо помещать символ backslash перед каждым дополнительным
символом кавычки, а также перед каждым символом backslash в символьной или
строковой константе для получения строковой константы в стандарте С. Поэтому
при стрингификации значения 'p = "foo\n";' в результате получится строка
'"p = \"foo\\n\";"'. Однако символы backslash, не принадлежащие символьной
или строковой константе, не дублируются: значение '\n' стрингифицируется в
'"\n"'.
Пробелы (включая комментарии), находящиеся в тексте, обрабатываются
в соответствии с установленными правилами. Все предшествующие и последующие
пробелы игнорируются. Любые последовательности пробелов в середине текста
в результате обработки заменяются на отдельный пробел.
4.5. Объединение
"Объединение" означает соединение двух строковых констант в одну. При
работе с макросами, это означает объединение двух лексических единиц в одну
более длинную. Один аргумент макроса может быть объединен с другим аргументом
или с каким-либо текстом. Полученное значение может быть именем функции,
переменной или типа, а также ключевым словом С. Оно даже может быть именем
другого макроса.
При определении макроса, проверяется наличие операторов '##' в его
теле. При вызове макроса и после подстановки аргументов все операторы '##',
а также все пробелы рядом с ними (включая пробелы, принадлежащие аргументам)
удаляются. В результате производится объединение синтаксических конструкций
с обоих сторон оператора '##'.
Рассмотрим С программу, интерпретирующую указываемые команды. Для этого
должна существовать таблица команд, возможно массив из структур, описанный
следующим образом:
struct command
{
char *name;
void (*function) ();
};
struct command commands[] =
{
{ "quit", quit_command},
{ "help", help_command},
...
};
Более удобным будет не указывать имя каждой команды дважды: один раз
в строковой константе, второй - в имени функции. Макрос, принимающий в
качестве аргумента имя команды позволяет избежать это. Строковая константа
может быть создана с помощью стрингификации, а имя функции - путем
объединения аргумента со строкой '_command'. Ниже показано как это сделать:
#define COMMAND(NAME) { #NAME, NAME ## _command }
struct command commands[] =
{
COMMAND (quit),
COMMAND (help),
...
};
Обычным объединением является объединение двух имен (или имени и какого
либо числового значения) в одно. Также возможно объединение двух числовых
значений (или числового значения и имени) в одно. Операторы, состоящие из
нескольких символов (такие как '+='), также могут быть получены с помощью
объединения. В некоторых случаях возможно объединение строковых констант.
Однако, два текстовых значения, не образующих вместе правильной лексической
конструкции, не могут быть объединены. Например, объединение с одной стороны
символа 'x', а с другой - '+' является бессмысленным с точки зрения
формирования лексических конструкций С. В стандарте ANSI указано, что
подобный тип объединения не определен, хотя препроцессор GNU C их определяет.
В данном случае он помещает вместе символы 'x' и '+' вместе без каких либо
побочных эффектов.
Следует заметить, что препроцессор С преобразует все комментарии в
пробелы перед обработкой макросов. Поэтому нельзя создать комментарий
путем объединения '/' и '*' так как последовательность символов '/*' не
является лексической конструкцией. Также можно использовать комментарии в
макроопределениях после строки '##' или в объединяемых аргументах, так как
сначала комментарии заменяются на пробелы, а при объединении эти пробелы
игнорируются.
4.6. Удаление макросов
"Удалить" макрос означает отменить его определение. Это производится с
помощью директивы '#undef', за которой следует имя макроса.
Как и определение, удаление макросов появляется в определенном месте
исходного файла и вступает в силу с этого места. Например,
#define FOO 4
x = FOO;
#undef FOO
x = FOO;
заменяется на
x = 4;
x = FOO;
В этом примере значение 'FOO' должно быть лучше переменной или
функцией, чем макросом, для получения после подстановки правильного С кода.
Директива '#undef' используется в такой же форме и для отмены
макроопределений с аргументами или без них. Применение этой директивы к
неопределенному макросу не дает никакого эффекта.
4.7. Переопределение макросов
"Переопределение" макроса означает определение (с помощью директивы
'#include') имени, которое уже было определено как макрос.
Переопределение явялется простым, если новое определение явно
идентично старому. Иногда не требуется специально выполнять простое
переопределение, хотя оно производится автоматически, если подключаемый
файл вкючается более одного раза, поэтому оно выполняется без какого-либо
эффекта.
Нетривиальные переопределения рассматриваются как возможная ошибка,
поэтому в таких случаях препроцессор выдает предупреждающее сообщение.
Однако, это иногда помогает при изменении определения макроса во время
предварительной компиляции. Появление предупреждающего сообщения можно
запретить путем предварительного уничтожения макроса с помощью директивы
'#undef'.
Для простого переопределения новое определение долно точно совпадать
с предыдущим значением за исключением двух случаев:
В начале и в конце определения могут быть добавлены или удалены пробелы.
Пробелы можно изменять в середине определения (но не в середине
строки). Однако они не могут быть полностью удалены, а также не могут быть
вставлены туда, где их не было вообще.
4.8. Особенности использования макросов
В этом разделе рассматриваются некоторые специальные правила работы,
связанные с макросами и макроподстановками, а также указываются отдельные
случаи, которые следует иметь в виду.
4.8.1. Неправильно используемые конструкции
При вызове макроса с аргументами, они подставляются в тело макроса, а
затем просматриваются полученные после подстановки данные вместе с оставшейся
частью исходного файла на предмет дополнительных макро вызовов.
Возможно объединение макро вызова, исходящего частично от тела макроса
и частично - от аргументов. Например,
#define double(x) (2*(x))
#define call_with_1(x) x(1)
здесь строка 'call_with_1 (double)' будет заменена на '(2*(1))'.
Макроопределения не обязательно должны иметь закрывающиеся скобки. Путем
использования не закрывающейся скобки в теле макроса возможно создание
макро вызова, начинающегося в теле макроса и заканчивающегося вне его.
Например,
#define strange(file) fprintf (file, "%s %d",
...
strange(stderr) p, 35)
В результате обработки этого странного примера получится строка
'fprintf (stderr, "%s %d", p, 35)'.
4.8.2. Нестандартная группировка арифметических выражений
Во большинстве примеров макроопределений, рассмотренных выше, каждое
имя макроаргумента заключено в скобки. В дополнение к этому, другая пара
