第8章 编译预处理及重新定义数据类型.docx

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第8章编译预处理及重新定义数据类型

第8章编译预处理及重新定义数据类型

所谓编译预处理，是编译器在对C语言源程序进行正常编译之前，先对一些特殊的预处理命令作解释，产生一个新的源程序。

编译预处理主要为程序调试、移植等提供便利，是一个非常实用的功能。

8.1宏定义

在源程序中，为了区分预处理命令和一般的C语句的不同，所有预处理命令行都以符号“#”开头，并且结尾不用分号。

预处理命令可以出现在程序任何位置，但习惯上尽可能地写在源程序的开头，其作用范围从其出现的位置到文件尾。

C语言提供的预处理命令主要有：

宏定义、文件包含和条件编译。

其中宏定义分为带参数的宏定义和不带参数的宏定义。

8.1.1不带参数的宏定义

不带参数的宏定义的一般形式为：

#define标识符字符串

它的作用是在编译预处理时，将源程序中所有标识符替换成字符串。

例如：

#definePI3.14

#defineuintunsignedint

当需要修改元素时，只要直接修改宏定义即可，无需修改程序中所有出现元素个数的地方。

所以宏定义，不仅提高了程序的可读性、便于调试，而且也方便了程序的移植。

无参数的宏定义使用时，要注意以下几个问题：

1.宏名一般用大写字母，以便于与变量名的区别。

当然，用小写字母也不为错。

2.在编译预处理中宏名与字符串进行替换时，不作语法检查，只是简单的字符替换，只有在编译时才对已经展开宏名的源程序进行语法检查。

3.宏名的有效范围是从定义位置到文件结束。

如果需要终止宏定义的作用域，可以用#undef命令。

例如：

#undefPI

则该语句之后的PI不再代表3.14，这样可以灵活控制宏定义的范围。

4.宏定义时可以引用己经定义的宏名。

例如：

#defineR2.0

#definePI3.14

#defineALLPI*R

5.对程序中用双引号扩起来的字符串内的字符，不进行宏的替换操作。

8.1.2带参数的宏定义

为了进一步扩大宏的应用范围，在定义宏时，还可以带参数。

带参数的宏定义的一般形式为：

#define标识符（参数表）字符串

它的作用是在编译预处理时，将源程序中所有标识符替换成字符串，并且将字符串中的参数用实际使用的参数替换。

例如：

#defineS（a,b）（a+b）/2

则源程序中如果使用了S（3,4），在编译预处理时将替换为（3+4）/2。

8.2在51MCUDEMO试验板上实现两数相加并输出结果，变量的数据类型用宏定义的缩写形式。

8.2.1实现方法

将无符号字符型数据类型“unsignedchar”宏定义为“uchar”，将无符号整型数据类型“unsignedint”宏定义为“uint”，便于程序中使用。

在主函数中定义3个“uchar”型的变量a、b、sum，a和b分别赋给初值，然后求和并赋予sum。

最后将sum的值输出到数码管上显示。

8.2.2源程序文件

在D盘建立一个文件目录（CS8-1），然后建立CS8-1.uv2的工程项目，最后建立源程序文件（CS8-1.c）。

输入下面的程序：

#include//1

#defineucharunsignedchar//2

#defineuintunsignedint//3

ucharcodeSEG7[10]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};//4

//=====================5===========

voiddelay（uintk）//6

{//7

uinti,j;//8

for（i=0;i

for（j=0;j<121;j++）//10

{;}}//11

}//12

//=====================13=======

voidmain（void）//14

{//15

uchara,b,sum;//16

a=55;//17

b=200;//18

sum=a+b;//19

while

（1）//20

{//21

P0=SEG7[sum/100];//22

P2=0xfb;//23

delay

（1）;//24

P0=SEG7[（sum%100）/10];//25

P2=0xfd;//26

delay

（1）;//27

P0=SEG7[sum%10];//28

P2=0xfe;//29

delay

（1）;//30

}//31

}//32

编译通过后，51MCUDEMO试验板接通5V稳压电源，将生成的CS8-1.hex文件下载到试验板上的单片机89S51中，注意，标示“LEDMOD_DATA”及“LEDMOD_COM”的双排针应插上短路块。

右边3个LED数码管显示“255”。

通过宏定义，我们发现原来长长的“unsignedchar”、“unsignedint”现变成了“uchar”、“uint”，是不是更方便使用了。

8.2.3程序分析解释

序号1：

包含头文件REG51.H。

序号2：

数据类型“unsignedchar”用宏定义为简写形式“uchar”。

序号3：

数据类型“unsignedint”用宏定义为简写形式“uint”。

序号4：

数码管0~9的字形码。

序号5：

程序分隔。

序号6~12：

延时子函数。

序号13：

程序分隔。

序号14：

定义函数名为main的主函数。

序号15：

main的主函数开始。

序号16：

定义无符号字符型变量a、b、sum。

序号17：

a赋值55。

序号18：

b赋值200。

序号19：

a、b作加法运算，其和放sum。

序号20：

while循环语句，这里进行无限循环。

序号21：

while循环语句开始。

序号22：

取出sum的百位数送P0口显示。

序号23：

点亮百位数码管。

序号24：

延时1mS以便观察清楚。

序号25：

取出sum的十位数送P0口显示。

序号26：

点亮十位数码管。

序号27：

延时1mS以便观察清楚。

序号28：

取出sum的个位数送P0口显示。

序号29：

点亮个位数码管。

序号30：

延时1mS以便观察清楚。

序号31：

while循环语句结束。

序号32：

main的主函数结束。

8.3使用带参数的宏定义进行运算，结果送51MCUDEMO试验板显示。

8.3.1实现方法

将无符号字符型数据类型“unsignedchar”宏定义为“uchar”，将无符号整型数据类型“unsignedint”宏定义为“uint”，便于程序中使用。

另外，将（a-b）*3宏定义为S（a,b），即a、b作为参数使用。

我们使用带参数的宏进行数学计算，并将计算结果输出到数码管上显示。

8.3.2源程序文件

在D盘建立一个文件目录（CS8-2），然后建立CS8-2.uv2的工程项目，最后建立源程序文件（CS8-2.c）。

输入下面的程序：

#include//1

#defineucharunsignedchar//2

#defineuintunsignedint&nbs,p;//3

#defineS（a,b）（a-b）*3//4

ucharcodeSEG7[10]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};//5

//=====================6===========

voiddelay（uintk）//7

{//8

uinti,j;//9

for（i=0;i

for（j=0;j<121;j++）//11

{;}}//12

}//13

//=====================14=========

voidmain（void）//15

{//16

ucharout;//17

out=S（100,50）;//18

while

（1）//19

{//20

P0=SEG7[out/100];//21

P2=0xfb;//22

delay

（1）;//23

P0=SEG7[（out%100）/10];//24

P2=0xfd;//25

delay

（1）;//26

P0=SEG7[out%10];//27

P2=0xfe;//28

delay

（1）;//29

}//30

}//31

编译通过后，51MCUDEMO试验板接通5V稳压电源，将生成的CS8-2.hex文件下载到试验板上的单片机89S51中，注意，标示“LEDMOD_DATA”及“LEDMOD_COM”的双排针应插上短路块。

右边3个LED数码管显示“150”。

8.3.3程序分析解释

序号1：

包含头文件REG51.H。

序号2~3：

数据类型的宏定义。

序号4：

带参数的宏定义

序号5：

数码管0~9的字形码。

序号6：

程序分隔。

序号7~13：

延时子函数。

序号14：

程序分隔。

序号15：

定义函数名为main的主函数。

序号16：

main的主函数开始。

序号17：

定义无符号字符型变量out。

序号18：

使用参数宏进行计算，其结果送out。

序号19：

while循环语句，这里进行无限循环。

序号20：

while循环语句开始。

序号21：

取出out的百位数送P0口显示。

序号22：

点亮百位数码管。

序号23：

延时1mS以便观察清楚。

序号24：

取出out的十位数送P0口显示。

序号25：

点亮十位数码管。

序号26：

延时1mS以便观察清楚。

序号27：

取出sum的个位数送P0口显示。

序号28：

点亮个位数码管。

序号29：

延时1mS以便观察清楚。

序号30：

while循环语句结束。

序号31：

main的主函数结束。

8.4文件包含

“文件包含”实际上就是我们前面已经多次用到的#include命令实现的功能，即一个源程序文件可以包含另外一个源程序文件的全部内容。

“文件包含”不仅可以包含头文件，例如：

#include，还可以包含用户自己编写的源程序文件，例如：

#include。

8.4.1文件包含预处理命令的一般形式

文件包含预处理命令的一般形式为：

#include<文件名>或#include“文件名”

上述两种方式的区别是：

前一种形式的文件名用尖括弧括起来，系统将到包含C语言库函数的头文件所在的目录（通常是KEIL目录中的include子目录）中寻找文件。

后一种形式的文件名用双引号括起来，系统先在当前目录下寻找，若找不到，再到其它路径中查找。

8.4.2文件包含使用注意

1.一个#include命令只能指定一个被包含的文件。

2.“文件包含”可以嵌套。

在文件包含的嵌套时，如果文件1包含了文件2，而文件2包含了文件3，则在文件1也要包含文件3，并且文件3的包含要写在文件2的包含之前，即文件l中的“文件包含”说明如下：

#include<文件名1>

#include<文件名2>

“文件包含”命令为多个源程序文件的组装提供了一种方法。

在编写程序时，习惯上将公共的符号常量定义、数据类型定义和extern类型的全局变量说明构成一个源文件，并以“.H”为文件名的后缀。

如果其他文件用到这些说明时，只要包含该文件即可，无需再重新说明，减少了工作量。

而且这样编程使得各源程序文件中的数据结构、符号常量以及全局变量形式统一，便于程序的修改和调试。

8.5条件编译

“条件编译”命令允许对程序中的内容选择性地编译，即可以根据一定的条件选择是否编译。

条件编译的命令主要有以下几种形式：

形式1.

#ifdef标识符

程序段l

#else

程序段2

#endif

它的作用是当“标识符”已经由#define定义过了，则编译“程序段1”，否则编译“程序段2”。

其中如果不需要编译“程序段2”，则上述形式可以变换为：

#ifdef标识符

程序段1

#endif

形式2.

#ifndef标识符

程序段1

#else

程序段2

#endif

它的作用是当“标识符”没有由#define定义过，则编译“程序段1”，否则编译“程序段2”。

同样当无“程序段2”时，则上述形式变换为：

#ifndef标识符

程序段1

#endif

形式3.

#if表达式

程序段1

#elsee

程序段2

#endif

它的作用是当“表达式”值为真时，编译程序段1，否则编译程序段2。

同样当无程序段2时，则上述形式变换为：

#if表达式

程序段1

#endif

以上三种形式的条件编译预处理结构都可以嵌套使用。

当#else后嵌套#if时，可以使用预处理命令#elif，它相当于#else#if。

在程序中使用条件编译主要是为了方便程序的调试和移植。

例如，我们在调试时需输出某个变量x的值进行分析，则可采用如下方法：

#defineDEBUG

……

#ifdefDEBUG

printf（“x=%d/n”,x）;

#endif

调试完毕，系统正常运行后，只需将#defineDEBUG行删除或注释掉即可。

8.6重新定义数据类型

在C语言程序中，用户可以根据自己的需要对数据类型重新定义。

使用关键字typedef的定义方法如下：

typedef已有的数据类型新的数据类型名;

其中“已有的数据类型”是指上面所介绍的C语言中所有的数据类型，包括结构、指针和数组等，“新的数据类型名”可按用户自己的习惯或根据任务需要决定。

关键字typedef的作用只是将C语言中已有的数据类型作了置换，因此可用置换后的新数据类型名来进行变量的定义。

例如：

typedefintWORD;//定义word为新的整型数据类型名

一般而言，对typedef定义的新数据类型用大写字母表示，以便与C语言中原有的数据类型相区别。

另外还要注意，用typedef可以定义各种新的数据类型名，但不能直接用来定义变量。

typedef只是对已有的数据类型作了一个名字上的置换，并没有创造出一个新的数据类型，例如前面例子中的WORD，它只是int类型的一个新名字而已。

采用typedef来重新定义数据类型有利于程序的移植，同时还可以简化较长的数据类型定义（如结构数据类型等）。

在采用多模块程序设计时，如果不同的模块程序源文件中用到同一类型的数据时（尤其是像数组、指针、结构、联合等复杂数据类型），经常用typedef将这些数据重新定义并放到一个单独的文件中，需要时再用预处理命令#include将它们包含进来。