C++ #include和#define指令

預處理指令就是我們程式開頭以#字元開頭的指令。為什麼叫預處理指令？因為這些指令是在編譯時的第一步就執行了的，不會轉為彙編碼。

編譯器編譯代碼的步驟：

1. 預處理。處理#include,#define等指令并删除注釋，是以無論怎麼寫都不會再第一步CE。
2. 編譯。真編譯會分析代碼文法（開了O2還會進行優化）并生成彙編檔案。
3. 彙編。将彙編碼轉為機器碼。
4. 連結。根據電腦情況進行重定位，連結庫等，生成最終可執行檔案

使用

-E

，

-S

-c

可以選擇隻執行第1步，12步，13步。如果對本文的知識有疑惑，您可以選擇使用

g++ -E 1.cpp -o 1.i

來擷取預處理後的

.i

檔案來體會。另外

-S

也可以用于擷取彙編碼。

#

符号應該是這一行的第一個非空字元。不過，也可以打

\

把内容移到下一行，就跟注釋一樣。

#define pi 3.14159 \
26535
//This is an \
example
           

這樣就把下一行内容上移了。

常見的預處理指令如下：

#include 包含頭檔案
#ifdef 或 #if defined 如果定義了一個宏, 就執行操作
#ifndef 或 #if !defined 如果沒有定義一個宏，就指執行操作
#define 定義一個宏
#undef 删除一個宏
#pragma 自定義編譯器選項，訓示編譯器完成一些事
           

這裡介紹

#include

和

#define

。

#include

這是最常見的檔案包含指令。

無論你再厲害，即使你什麼東西都手寫，也需要

#include <cstdio>

指令本質是把指定的檔案中的函數，變量，宏等全部導入，可以了解成把那個檔案全部内容複制粘貼到你的代碼裡的這一行了。

也正因為隻是單純的“複制粘貼”，指令有可能出現重複包含，應避免此現象的發生

#include使用尖括号和引号

#include

指令不一定要使用尖括号，使用引号也是完全可以的。

差別在于引号會優先在要編譯的檔案目錄下找，沒找到才會調用标準庫裡的檔案。

當然對于OIer來講，

#include <cstdio>

#include "cstdio"

就沒有任何差別了，但是此時尖括号更為規範。

往往用尖括号括起來代表編譯器目錄的标準檔案，用引号括起來代表同目錄檔案等自定檔案。

為什麼引用标準庫的頭檔案時不加.h？

在C語言中其實是要加的，隻能寫

#include <stdio.h>

或者

#include <math.h>

C++裡把這些老檔案的字尾名去掉并在前面加了一個c比如

#include <cmath>

，代表原老版本的庫。隻是仍保留了

#include <math.h>

等寫法，兩套檔案的内容是一樣的。但是對于C++的新内容（比如

iostream

stack

）就不能加

.h

了。

有人試了，

#include <string.h>

能用！但是

string.h

對應的是C語言裡的

cstring

庫而不是C++新增的那個

string

。使用前者是定義不了

string

類型的。

cstring

庫是提供一些記憶體操作的函數和char數組的函數比如memset,memcpy,strlen。

萬能頭檔案真的萬能嗎？

現在的NOIP已經支援萬能頭檔案

#include <bits/stdc++.h>

。（關于斜杠：Unix系統的目錄名分隔符為

/

（斜杠）；而Windows下預設為

\

（反斜杠），但是同時也支援正斜杠，是以正斜杠是通用的。雖然Windows下可以用反斜杠，但反斜杠往往用作轉義字元開頭，在某些場合需要寫成

\\

，否則會出錯）

裡面包含的很多初學階段能用到的頭檔案，缺點是會大幅增加編譯時間。

使用萬能頭檔案不要用的變量名:

y1, next, time, rand

等

包括很多極常見單詞最好都不用，有些Windows可以，但在其他系統下無法通過編譯。

#define

指令#define 叫做宏定義，用于代碼中的字元串替換。是最常見的預處理指令之一

1. 不帶參數的宏

#define MAX 10000
if (9874 > MAX)
 	return 0;
           

上述代碼定義宏MAX,這句以後的"MAX"就代表10000。if中的式子為false。

該方法可用于替代const定義常量，而且隻做了編譯時代碼替換，運作時不占用空間。也可以用于簡化标準庫裡名字超長的函數。

另外如果這個常量需要多次進行運算（比如模數），據說寫成const是更快的，經過個人不完全測試的确是這樣的，但是效率差别很小，是以也不必過多在意，還是看自己更喜歡哪種寫法。

注意:

• define不會替換字元串和注釋中的宏（廢話）_
• 替換宏時需要完全比對，如定義宏“super”後，“supermarket”不會被部分替換。_

2. 帶參數的宏

宏跟函數一樣，可以帶有參數。

例：用圓的半徑求其周長和面積。

#define pi 3.14159
#define AREA(i) i*i*pi

double d;

int main()
{
    cin >> d;
    cout << AREA(d)<< endl ;
    return 0;
}
           

我們把宏寫成AREA這種像函數的形式，之後出現AREA(i)時，

先發現括号裡為2，即i=2,然後再做替換。

由于隻做字元串替換，是以#define不僅可以定義常量，還可以定義表達式，函數，甚至代碼段。

#define sum(a,b,c) (a)+(b)+(c)
#define max(a,b) (a>b)?(a):(b)
#define fors(a,b) for(int i=(a);i<=(b);i++)
           

利用宏定義可以使代碼更加簡潔易懂，同時用#define定義max等函數。速度快于函數，但也沒快多少。

• 指令#define指令後第一個單詞為宏，其餘為宏體。

  #define int long long
  #define abc def ghi \
  jkl
  #define register
             

  在第一句中，第一個int為替換體，即以後int代表long long。

  在第二句中，隻有abc作為宏體，之後的abc被替換為def ghi jkl，反斜杠隻有換行作用。

  在第三句中，程式裡所有的

  register

  會被删除，可以用于調試。

• 替換字元串時會在兩端加上空格

  我們都知道

  vector <pair<int,int>>

  會因為>>被識别為右移而CE是以必須補空格。但是如果這樣寫：

  #define pii pair<int,int>
  vector <pii> a;
             

  卻可以正常通過編譯，這是因為替換時自動加上了空格。

  兩個運算符構成新運算符加空格：

  << >> -> ++ && += >=

  這樣可以解決一些宏直接的字元串替換帶來的問題

3. 宏的進階應用

##

：連接配接左右兩端的字元串

#

： 把後面的參數變為一個字元串（即強行加上""）

#define a(x) p##x
#define b(x) #x

int p1 = 3, p2 = 4;
  
int main()
{
	printf("%d %d\n",a(1),a(2));
	puts(b(qwqwq));
}
//Output:
//3 4
//qwqwq
           

這個比較常見的就是用來縮寫

for

，避免因b改變帶來的問題，每次循環裡終止變量都是另一個名字

#define F(i, a, b) for(int i=(a),end##i=(b); i<=end##i; i++)
           

#ifdef

如果定義了宏

#ifndef

如果沒定義宏

#endif

以上兩句的終止句（相當于右括号）

在标準庫中，每包含一個頭檔案，這個頭檔案裡就會define一個表示這個檔案已被包含的宏，如果這個檔案第二次被包含，

#ifndef

為假不再執行，就會跳過檔案，這樣就可以避免重複包含導緻CE。

#ifndef xxx //如果還沒包含過
#define xxx //設定宏，下次遇到本檔案将跳過
...
#endif
           

用宏來管理調試

• 有些宏是在不同編譯環境裡就定義好的，利用這些就可以做些趣事。

  #ifndef ONLINE_JUDGE
  	freopen("testdata.in","r",stdin);
  	freopen("testdata.out","w",stdout);
  #endif
  //很多OJ（包括洛谷）都有這個宏
  
             

• NDEBUG宏，定義NDEBUG宏表示“不調試”，此時程式的assert語句将不起作用。

  #define NDEBUG
  assert()//不再起作用
             

其他預定義的宏（便于輸出調試資訊）：

__cplusplus //C++版本号
__FILE__ //檔案名
__DATE__ //編譯日期
__TIME__ //編譯時間
__LINE__ //這一行的行号

           

4. 宏的撤銷

能定義的宏就能取消，使用#undef直接接宏名就可以撤銷宏。

#define sum(a,b) a+b
#define e 2.718
int a=sum(9,6);
double b=e*3;
#undef sum(a,b)
#undef e
#undef __cplusplus

           

5. 宏替換的注意事項

宏雖然友善易用，但使用不當可能不會産生期望的結果

• 在語句兩端加上括号

  #define DEF 2+3
  int a = DEF+5;
  int b = DEF*7;
  
             

  DEF以2+3的形式直接帶入，沒有轉化為5

  在A的定義中，a将被解釋為“2+3+5”，其值為10.

  但B将被解釋為“2+3*7”，乘法先算，值為23，不是我們希望的35.

  解決方法就是在參數左右加上括号

• 将量指為我們希望的類型

  #define MAX 1e6
  int a[MAX];
  
             

  此時會CE。因為1e6是一個double類型，數組大小隻能用int，由于MAX是文本替換導緻這裡并不會轉換類型。

  這是可以在前面加上(int)，或者使用const定義常量。