十一 预处理器与宏定义

1. 预处理器

预处理器是 在编译前 处理源代码的程序，C/C++ 源代码在被编译之前，会先由预处理器进行处理

1.1 常见预处理指令

指令	作用
#include	引入头文件
#define	定义宏
#undef	取消宏定义
#ifdef	如果定义了宏就编译
#ifndef	如果没有定义宏就编译
#if / #elif / #else / #endif	条件编译
#pragma	编译器相关的控制指令

1.2 条件编译

条件编译（conditional compilation）在 C++ 中是非常实用的一种编译时选择机制，通常用于：

• 跨平台编译
• 调试/发布模式切换
• 启用或禁用特性
• 不同硬件或架构的处理

1.2.1 常见语法

#ifdef 宏名
    // 如果定义了宏名，编译这里的代码
#endif

#ifndef 宏名
    // 如果没有定义宏名，编译这里的代码
#endif

#if 条件
    // 条件满足才编译
#elif 条件
    // 否则如果...
#else
    // 都不满足时
#endif

2. 宏定义

2.1 基本形式

#define PI 3.14159
#define MAX(a, b) ((a) > (b) ? (a) : (b))

• 是 文本替换（不是变量，不占内存）

• 宏函数（带参数的宏）在替换时会展开成代码

• 没有类型检查

2.2 宏和const的区别

特性	#define 宏	const 常量
替换方式	编译前的文本替换	编译器管理，类型安全
类型检查	❌ 无	✅ 有
调试器可见性	❌ 不可见	✅ 可见
作用域控制	❌ 全局	✅ 局部/全局可选
支持复杂类型	❌ 不支持	✅ 支持（如数组、类）
推荐用法	❌ 不推荐（仅简单常量）	✅ 推荐

3. 头文件保护

如果一个头文件被多次包含，会出现 重复定义 错误。例如：

// file1.cpp 和 file2.cpp 都包含了 myheader.h
// main.cpp 又同时包含了 file1.cpp 和 file2.cpp

编译器就会两次看到同一个定义

✅ 解决办法：使用宏做条件编译

// myheader.h

#ifndef MYHEADER_H
#define MYHEADER_H

// 声明和定义
int add(int a, int b);

#endif // MYHEADER_H

这叫做 Include Guard，防止多次包含头文件。

✅ 等价方式（现代编译器支持）：

#pragma once

这行放在头文件最上方，效果与 #ifndef/#define/#endif 等价，更简洁，但不是所有编译器都支持（现代的如 GCC/Clang/MSVC 都支持）

✅ 示例：完整的头文件保护 + 宏定义

// math_utils.h
#ifndef MATH_UTILS_H
#define MATH_UTILS_H

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

int add(int a, int b);

#endif  // MATH_UTILS_H

// main.cpp
#include <iostream>
#include "math_utils.h"

int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

int main() {
    std::cout << MAX(3, 5) << std::endl;
    std::cout << add(3, 5) << std::endl;
}