一、预处理器

预处理器是一些指令，指示编译器在实际编译之前所需完成的预处理。
所有的预处理器指令都是以井号（#）开头，只有空格字符可以出现在预处理指令之前。预处理指令不是 C++ 语句，所以它们不会以分号（;）结尾。

二、语法

#define 预处理指令用于创建符号常量。该符号常量通常称为宏，指令的一般形式是：

#define marco-name replace-text

三、原理

考虑以下代码：

#include<iostream>
using namespace std;
#define PI 3.1415926
int main(){
	cout<<PI;
	return 0;
}

及

#include<iostream>
using namespace std;
const double PI=3.1415926;
int main(){
	cout<<PI;
	return 0;
}

它们的运行结果都是3.1415926，有什么不同呢？
对于第一段代码，如果我们对其编译（GCC），使用 -E 选项进行编译，并把结果重定向到 test.p。打开test.p，将会看到它已经包含大量的信息，而且在文件底部的值被改为如下：

$ gcc -E test.cpp > test.p

...
int main (){
	cout<<3.1415926;
	return 0;
}

而第二段代码编译后却与源代码一样。
可以看出，#define的原理是将define以后的全部marco-name替换成replace-text。

三、参数宏

您可以使用 #define 来定义一个带有参数的宏（类似于函数）：

#include<iostream>
using namespace std;
#define MIN(a,b) (a<b)?a:b
int main(){
	cout<<MIN(5,10);
	return 0;
}

程序输出5¹，需要注意，参数宏不需要return语句，因为define的本质是替换，所有上述代码编译后实际是：

...
int main(){
	cout<<(5<10)?5:10;
}

在宏中没有;，但有时可能需要：

#include<iostream>
using namespace std;
#define OUTPUT(s) cout<<s;
int main(){
	OUTPUT(114514);
	cout<<endl;
	OUTPUT("Hello World!\n");
	return 0;
}
/*输出：
114514
Hello World!

*/

在这里，分号是必要的。

四、类型宏

如下：

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
#define int long long
int a,b,c;
....

这里的#define对于许多oier应该不陌生，作用即将以下所有int换为long long，防止有时手残写错，需要注意，此时main()必须声明为signed main()，signed即有符号整形，因为main()不能是int_64。

五、#和##运算符

# 和 ## 预处理运算符在 C++ 和 ANSI/ISO C 中都是可用的。
注意：#和##运算符不可重载

• #运算符

  # 运算符(前置一元运算符)会把 replacement-text 令牌转换为用引号引起来的字符串。

  #include<iostream>
  using namespace std;
  #define ToSTR(x) #x
  int main(){
  	cout<<ToSTR(Hello World!);
  	return 0;
  }
  

  结果：

  Hello World!
  

  看看它是如何工作的，编译这句：

  cout<<ToSTR(Hello World!);
  

  成了：

  cout<<"Hello World!";
  

• ##运算符

  ##运算符（二元运算符）用于连接两个令牌。

  #include<iostream>
  using namespace std;
  #define CONNECT(a,b) a##b
  int main(){
  	int xy=114514;
  	int x=123,y=456;
  	cout<<CONNECT(x,y);
  	return 0;
  }
  

  结果：

  114514
  

  看看它是如何工作的，同理，编译器将：

  cout<<CONNECT(x,y);
  

  转换成了：

  cout<<xy;
  

六、预定义宏

C++提供了以下预定义宏²：

例：

#include<iostream>
using namespace std;
int main(){
	cout	<< "__LINE__:" << __LINE__ << endl
			<< "__FILE__:" << __FILE__ << endl
			<< "__DATE__:" << __DATE__ << endl
			<< "__TIME__:" << __TIME__ << endl;
	return 0;
}

结果：

__LINE__:4
__FILE__:D:\VS\project\test\main.cpp
__DATE__:Nov 26 2021
__TIME__:12:24:23

七、换行

对于一般宏，编译器忽略marco-name和replace-text间的空格，以换行结束。
你可以这么定义一个有换行的宏：（类似于多行字符串）

#define outp(a) int x;\
cin>>x;\
a=x;

编译器将忽略行末\，并将下一行的代码也算作宏。
实际上，对于很多换行之处（如字符串、宏、函数声明、函数调用、编译提示等）都可以这么做。

八、取消宏

可以使用#undef来取消宏定义并重新定义（没有undef前不能重定义）：

#define N 114514
cout<<N<<endl;
#undef N
#define N 2233
cout<<N;

输出：

114514
2233

九、作用域

不同于常量（const），宏在自定义开始到程序结束或#undef前都有效，不受函数域限制：

void func() {
	const int x = 123;
#define X 456;
	printf("const x in func():%d\n", x);
	cout << X;
}
int main() {
	func();
	printf("const x in main():%d\n", x);//非法
	cout << X;
}

@HaohaoCppDebuger|寻兰
2021/11/26