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;ifor（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;ifor（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。
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