книги / Программирование на языке Си

ная задача препроцессора, однако он может преобразовывать произвольные тексты, и этой возможностью программисту не следует пренебрегать в своей работе.

Итак, на входе препроцессора - текст с препроцессорными директивами, на выходе препроцессора - текст без препроцессорных директив (см. рис. 1.1).

3.1. С тадии и ком анды препроцессорной

обработки

В интегрированную среду подготовки программ на Си или в компилятор языка как обязательный компонент входит препро­ цессор. Назначение препроцессора - обработка исходного тек­ ста программы до ее компиляции (см. рис. 2.1).

Стадии препроцессорной обработки. Препроцессорная об­ работка включает несколько стадий, выполняемых последова­ тельно. Конкретная реализация может объединять несколько стадий, но результат должен быть таким, как если бы они вы­ полнялись в следующем порядке:

•все системно-зависимые обозначения (например, системно­ зависимый индикатор конца строки) перекодируются в стандартные коды;

•каждая пара из символов 'V и "конец строки" вместе с про­ белами между ними убираются, и тем самым следующая строка исходного текста присоединяется к строке, в кото­ рой находилась эта пара символов;

•в тексте (точнее, в тексте каждой отдельной строки) распо­ знаются директивы и лексемы препроцессора, а каждый комментарий заменяется одним символом пустого проме­ жутка;

•выполняются директивы препроцессора и производятся макроподстановки;

•эскейп-последовательности в символьных константах и символьных строках, например '\п' или '\xF2', заменяются на их эквиваленты (на соответствующие числовые коды);

•смежные символьные строки (строковые константы) кон­ катенируются, т.е. соединяются в одну строку;

•каждая препроцессорная лексема преобразуется в текст на языке Си.

Поясним, что понимается под препроцессорными лексемами или лексемами препроцессора (preprocessing token). К ним отно­ сятся символьные константы, имена включаемых файлов, иден­ тификаторы, знаки операций, препроцессорные числа, знаки препинания, строковые константы (строки) и любые символы, отличные от пробела.

Знакомство с перечисленными стадиями препроцессорной обработки объясняет, как реализуются некоторые правила син­ таксиса языка. Например, становится понятным смысл утвер­ ждений: "каждая символьная строка может быть перенесена в файле на следующую строку, если использовать символ 'V", или "две символьные строки, записанные рядом, воспринимаются как одна строка". Отметим, что после "склеивания" строк в со­ ответствии с приведенными правилами каждая полученная строка обрабатывается препроцессором отдельно.

Рассмотрим подробно стадию обработки директив препро­ цессора. При ее выполнении возможны следующие действия:

•замена идентификаторов (обозначений) заранее подготов­ ленными последовательностями символов;

•включение в программу текстов из указанных файлов;

•исключение из программы отдельных частей ее текста (ус­ ловная компиляция);

•макроподстановка, т.е. замена обозначения параметризо­ ванным текстом, формируемым препроцессором с учетом конкретных параметров (аргументов).

Директивы препроцессора. Для управления препроцессо­ ром, т.е. для задания нужных действий, используются команды (директивы) препроцессора, каждая из которых помещается на отдельной строке и начинается с символа #.

Обобщенный формат директивы препроцессора:

Директива #define имеет несколько модификаций. Они пре­ дусматривают определение макросов и препроцессорных иден­ тификаторов, каждому из которых ставится в соответствие некоторая символьная последовательность. В последующем тексте программы препроцессорные идентификаторы заменя­ ются на заранее запланированные последовательности симво­ лов. Примеры определения констант с помощью ^define при­ ведены в главе I.

Директива ^include позволяет включать в текст программы

текст из указанного файла.

/

Директива #undef отменяет действие директивы ttdefine, которая определила до этого имя препроцессорного иденти­ фикатора.

Директива #if и ее модификации #ifdef, #ifndef совместно с директивами #else, #endif, #elif позволяют организовать услов­ ную обработку текста программы. При использовании этих средств компилируется не весь текст, а только те его части, ко­ торые выделены с помощью перечисленных директив.

'Директива #line позволяет управлять нумерацией строк в файле с программой. Имя файла и желаемый начальный номер строки указываются непосредственно в директиве #line (под­ робнее см. §3.6).

Директива #еггог позволяет задать текст диагностического сообщения, которое выводится при возникновении ошибок.

Директива #pragma вызывает действия, зависящие от реали­ зации, т.е. запланированные авторами компилятора.

Директива # ничего не вызывает, так как является пустой ди­ рективой, т.е. не дает никакого эффекта и всегда игнорируется.

Рассмотрим возможности перечисленных директив и пре­ процессорных операций при решении типичных задач, пору­ чаемых препроцессору. Одновременно на примерах поясним, что понимается под препроцессорными лексемами в обобщен­ ном формате препроцессорных директив.

3.2. Зам ены в тексте

Директива #define. Как уже иллюстрировалось на примере именованных констант (§1.3 и 2.1'), для замены выбранного про­ граммистом идентификатора заранее подготовленной последо­ вательностью символов используется директива (обратите внимание на пробелы):

#define идентификатор строка_замещения

Директива может размещаться в любом месте обрабатывае­ мого текста, а ее действие в обычном случае распространяется от точки размещения до конца текста. Директива, во-первых, определяет идентификатор как препроцессорный. В результате работы препроцессора вхождения идентификатора, определен­ ного командой #define, в тексте программы заменяются строкой замещения, окончанием которой обычно служит признак конца той "физической" строки, где размещена команда #define. Сим­ волы пробелов, помещенные в начале и в конце строки замеще­ ния, в подстановке не используются. Например:

В данном случае программист решил использовать в качест­ ве операторных скобок идентификаторы begin, end. До компи­ ляции препроцессор заменяет все вхождения этих идентификаторов стандартными скобками { и }. Соответствую­ щие указания программист дал препроцессору с помощью ди­ ректив #define.

Цепочка подстановок. Если в строке замещения команды #define в качестве отдельной лексемы встречается препроцес­ сорный идентификатор, ранее определенный другой директивой

Все остальные вхождения символа п в текст программы пре­ процессор просто "не заметит".

Вернемся к формату директивы #define.

Если строка замещения оказывается слишком длинной, то, как уже говорилось, ее можно продолжить в следующей строке текста. Для этого в конце продолжаемой строки помещается символ 'V. В ходе одной из стадий препроцессорной обработки этот символ вместе с последующим символом конца строки бу­ дет удален из текста программы. Пример:

#def±ne STRING "\n Game Over! - \ Игра закончена!"

printf(STRING);

На экран будет выведено:

Game Over! - Игра закончена!

С помощью команды #define удобно выполнять настройку программы. Например, если в программе требуется работать с массивами, то их размеры можно явно определять на этапе пре­ процессорной обработки:

При таком описании очень легко изменять предельные раз­ меры сразу всех массивов, изменив только одну константу (строку замещения) в директиве #define.

Предусмотренные директивой #define препроцессорные. за­ мены не выполняются внутри строк, символьных констант и комментариев, т.е. не распространяются на тексты, ограничен­ ные кавычками ("), апострофами (') и разделителями (/*, */). В

то же время строка замещения может содержать перечисленные ограничители, например, как это было в замене препроцессорного идентификатора STRING.

Если в программе нужно часто печатать или выводить на эк­ ран дисплея значение какой-либо переменной и, кроме того, снабжать эту печать одним и тем же пояснительным текстом, то удобно ввести сокращенное обозначение оператора печати, на­ пример:

#define РК printf("\n Номер элемента=%с1.", N) ;

После этой директивы использование в программе оператора РК; будет эквивалентно (по результату) оператору из строки замещения. Например, последовательность операторов

int N = 4; РК;

приведет к выводу такого текста:

Номер элемента=4.

Если в строку замещения входит идентификатор, определен­ ный в другой команде #define, то в строке замещения выполня­ ется следующая замена (цепочка подстановок). Например, программа, содержащая команды:

#def±ne К 50

#def±ne РЕ printf ("\п Число элементов K=%d",K);

РЕ;

выведет на экран такой текст:

Число элементов К=50

Обратите внимание, что идентификатор К внутри строки за­ мещения, обрамленной кавычками ("), не заменен на 50.

Строку замещения, связанную с конкретным препроцессорным идентификатором, можно сменить, приписав уже опреде­ ленному идентификатору новое значение другой командой #define: