4. 其它预处理特性

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2023-12-01

4. 其它预处理特性

#pragma预处理指示供编译器实现一些非标准的特性，C标准没有规定#pragma后面应该写什么以及起什么作用，由编译器自己规定。有的编译器用#pragma定义一些特殊功能寄存器名，有的编译器用#pragma定位链接地址，本书不做深入讨论。如果编译器在代码中碰到不认识的#pragma指示则忽略它，例如gcc的#pragma指示都是#pragma GCC ...这种形式，用别的编译器编译则忽略这些指示。

C标准规定了几个特殊的宏，在不同的地方使用可以自动展开成不同的值，常用的有__FILE__和__LINE__，__FILE__展开为当前源文件的文件名，是一个字符串，__LINE__展开为当前代码行的行号，是一个整数。这两个宏在源代码中不同的位置使用会自动取不同的值，显然不是用#define能定义得出来的，它们是编译器内建的特殊的宏。在打印调试信息时打印这两个宏可以给开发者非常有用的提示，例如在第 6 节 “折半查找”我们看到assert函数打印的错误信息就有__FILE__和__LINE__的值。现在我们自己实现这个assert函数，以理解它的原理。这个实现出自[Standard C Library]：

例 21.3. assert.h的一种实现

/* assert.h standard header */
#undef assert	/* remove existing definition */

#ifdef NDEBUG
	#define assert(test)	((void)0)
#else		/* NDEBUG not defined */
	void _Assert(char *);
	/* macros */
	#define _STR(x) _VAL(x)
	#define _VAL(x) #x
	#define assert(test)	((test) ? (void)0 \
		: _Assert(__FILE__ ":" _STR(__LINE__) " " #test))
#endif

通过这个例子可以全面复习本章所讲的知识。C标准规定assert应该实现为宏定义而不是一个真正的函数，并且assert(test)这个表达式的值应该是void类型的。首先用#undef assert确保取消前面对assert的定义，然后分两种情况：如果定义了NDEBUG，那么assert(test)直接定义成一个void类型的值，什么也不做；如果没有定义NDEBUG，则要判断测试条件test是否成立，如果条件成立就什么也不做，如果不成立则调用_Assert函数。假设在main.c文件的第33行调用assert(is_sorted())，那么__FILE__是字符串"main.c"，__LINE__是整数33，#test是字符串"is_sorted()"。注意_STR(__LINE__)的展开过程：首先展开成_VAL(33)，然后进一步展开成字符串"33"。这样，最后_Assert调用的形式是_Assert("main.c" ":" "33" " " "is_sorted()")，传给_Assert函数的字符串是"main.c:33 is_sorted()"。_Assert函数是我们自己定义的，在另一个源文件中：

/* xassert.c _Assert function */
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

void _Assert(char *mesg)
{		/* print assertion message and abort */
	fputs(mesg, stderr);
	fputs(" -- assertion failed\n", stderr);
	abort();
}

注意，在头文件assert.h中自己定义的内部使用的标识符都以_线开头，例如_STR，_VAL，_Assert，因为我们在模拟C标准库的实现，在第 3 节 “变量”讲过，以_线开头的标识符通常由编译器和C语言库使用，在/usr/include下的头文件中你可以看到大量_线开头的标识符。另外一个问题，为什么我们不直接在assert的宏定义中调用fputs和abort呢？因为调用这两个函数需要包含stdio.h和stdlib.h，C标准库的头文件应该是相互独立的，一个程序只要包含assert.h就应该能使用assert，而不应该再依赖于别的头文件。_Assert中的fputs向标准错误输出打印错误信息，abort异常终止当前进程，这些函数以后再详细讨论。

现在测试一下我们的assert实现，把assert.h和xassert.c和测试代码main.c放在同一个目录下。

/* main.c */
#include "assert.h"

int main(void)
{
	assert(2>3);
	return 0;
}

注意#include "assert.h"要用"引号而不要用<>括号，以保证包含的是我们自己写的assert.h而非C标准库的头文件。然后编译运行：

$ gcc main.c xassert.c
$ ./a.out
main.c:6 2>3 -- assertion failed
Aborted

在打印调试信息时除了文件名和行号之外还可以打印出当前函数名，C99引入一个特殊的标识符__func__支持这一功能。这个标识符应该是一个变量名而不是宏定义，不属于预处理的范畴，但它的作用和__FILE__、__LINE__类似，所以放在一起讲。例如：

例 21.4. 特殊标识符__func__

#include <stdio.h>

void myfunc(void)
{
	printf("%s\n", __func__);
}

int main(void)
{
	myfunc();
	printf("%s\n", __func__);
	return 0;
}

$ gcc main.c
$ ./a.out 
myfunc
main