预处理：
程序员所编译C代码不能被直接编译，它需要一段程序把它先翻译一下，被翻译过程预处理，负责翻译的程序叫预处理器，被翻译的指令叫预处理指令，C代码中以#开头的都是预处理指令。
gcc -E xxx.c 查看C代码的预处理结果，显示在终端
gcc -E xxx.c -o xxx.i 把预处理的结果保存到文件中，以.i结尾的文件也被称为预处理文件。
文件包含指令：
#include 预处理指令的功能是导入一个头文件到当文件中，它用两中使用方法：
方法1：#include <file_name.h>
从系统指定的路径查找并导致头文件，一般用于导入标准库、系统、第三方库的头文件。getch.h
/usr/include
方法2：#include "file_name.h"
从系统当前路径查找并导致头文件，如果没有再从系统指定的路径查找并导致头文件，一般用于导入自定义头文件。
操作系统通过设置环境变量来指定头文件查找路径，或者设置编译器参数
gcc xxx -I /path（大写i）
宏替换指令：
定义宏名：
#define 宏名 会被替换的内容
使用宏名：
printf("%d\n",宏名);
注意：在预处理阶段，预处理器会把代码使用的宏名替换成宏名后面的那段内容。
宏常量：
#define 宏名 字面值数据
给没有意义的字面值数据，取一个有意义名字，代替它，这样可以提高代码的可读性、可扩展性，还可以方便代码扩展。
#include <stdio.h>
#define NUM 100
#define ARR_LEN 10
void show_arr(int arr[], int len) {
for (int i = 0; i < len; ++i) {
printf("%d%c", arr[i], " \n"[i == len - 1]);
}
}
int main() {
int num = 100, len = 10;
printf("%d\n",NUM);
printf("%d\n",num);
int arr[ARR_LEN] = {1,12,3,4,5};
len = 100;
ARR_LEN = 100;
show_arr(arr,ARR_LEN);
}
宏表达式：
#define 宏名 表达式、操作、更复杂的标识符
#include <stdio.h>
typedef struct Student {
int id;
char name[20];
char sex;
float score;
} Student;
#define STU_FORMAT "%d %s %c %f"
#define pf printf
#define sf scanf
#define YEAR_SEC 3600*24*365lu
int main() {
Student stu = {1001,"hehe",'w',88.8};
printf("请输入学生信息:");
sf(STU_FORMAT,&stu.id,stu.name,&stu.sex,&stu.score);
pf(STU_FORMAT,stu.id,stu.name,stu.sex,stu.score);
}
定义宏常量和宏表达式要注意的问题：
由于宏常量和宏表达式可能使用在表达式中，因此在定义宏常量和宏表达式的末尾不要加分号。
一般宏名全部大写以作区分
(局部变量全部小写，全局变量首字母大写，循环变量i、j、k、函数名全部小写+下划线、数组arr、字符串str、指针p)
枚举常量与宏常量的区别：
提前：它们都可以提高代码的可读性，给没有意义字面值数据取一个有意义的名字。
1、从安全角度来说枚举常量要比宏常量安全，因为宏常量是通过替换实现的，在替换过程中可能会导致新的错误，如：有与宏名重名和函数或变量。
2、但枚举常量没有宏常量方便，枚举常量只能是整型数据，而宏常量可以是任何类型的，甚至是复杂的表达式，宏常量的使用范围更广。
总结：如果是大量的整型字面值数据建议定义为枚举常量，如果少量的或整型以外的类型的字面值数据建议定义为宏常量。
预定义的宏：
编译器预定义的宏：
__FILE__ 获取当前文件名
__func__ 获取当前函数名
__LINE__ 获取当前行号
__DATE__ 获取当前日期
__TIME__ 获取当前时间
__WORDSIZE 获取当前编译器的位数
// 适合用来显示警告、错误信息。
#include <stdio.h>
int main() {
printf("%s\n",__FILE__);
printf("%s\n",__func__);
printf("%d\n",__LINE__);
printf("%s\n",__DATE__);
printf("%s\n",__TIME__);
printf("%d\n",__WORDSIZE);
}
标准库预定义的宏：
// limits.h 头文件中定义的所有整数类型最大值、最小值
#define SCHAR_MIN (-128)
#define SCHAR_MAX 127
#define UCHAR_MAX 255
#define SHRT_MIN (-32768)
#define SHRT_MAX 32767
#define USHRT_MAX 65535
#define INT_MIN (-INT_MAX - 1)
#define INT_MAX 2147483647
#define UINT_MAX 4294967295U
#define LLONG_MAX 9223372036854775807LL
#define LLONG_MIN (-LLONG_MAX - 1LL)
#define ULLONG_MAX 18446744073709551615ULL
PATH_MAX
// stdlib.h 头文件定义两个结标志
#define EXIT_SUCCESS (0)
#define EXIT_FAILURE (-1)
// stdbool.h 头文件定义了bool、true、false
#define bool _Bool
#define true 1
#define false 0
// libio.h 头文件定义了NULL
#define NULL ((void*)0)
宏函数：
什么是宏函数：
宏函数不是真正的函数，而是带参数的宏替换，只是使用方法像函数而已。
在代码中使用宏函数，预处理时会经历两次替换，第一次把宏函数替换成它后面的一串代码、表达式，第二次把宏函数中的参数替换到表达式中。
#define 宏名(a,b,c,...) a+b*c
定义宏函数要注意的问题：
1、假如宏函数执行复杂的多条语句，可能会因为在if分支中缺少大括号而出现问题，可以使用大括号包括，进行保护，避免if的影响。
#define 宏名(a,b,c,...) {代码1; 代码2; ...}
2、、可以通过加大括号解决问题1，但是如果if后面有else，也会出现问题
3、因此linux内核和C++开源的代码中，经常会在宏定义中使用do-while(0)来保证代码安全，除此之外还可以起到：
在宏函数中定义同名变量、而不会冲突（语句块定义）
还可以在解决代码冗余问题上替换goto的效果
4、宏函数后面的代码不能直接换行，如果代码确定太长，可以使用续行符换行。
#define 宏名(a,b,c,...) { \
代码1; \
代码2; \
... \
}
#define 宏名(a,b,c,...) do { \
代码1; \
代码2; \
... \
} while(0)
5、为了防止宏函数出现二义性，对宏参数要尽量多加小括号。
二义性：就是使用宏函数的环境不同、参数不同，造成宏函数有多执行规则，会出现出乎意料的执行结果，这种宏函数的二义性，设计宏函数时要尽量杜绝。
调用宏函数要注意的问题：
1、传递给宏函数的参数不能使用自变运算符，因为我们无法知道参数在宏代码中会被替换多少次。
2、宏函数没有返回值，只是个别宏函数表达式有计算结果。
普通函数与宏函数的优缺点？
宏函数的优点：
1、执行速度快，它不是真正的函数调用，而是代码替换，不会经历传参、跳转、返回值。
2、不会检查参数的类型，因此通用性强。
宏函数的缺点：
1、由于它不是真正的函数调用，而是代码替换，每使用一次，就会替换出一份代码，会造成代码冗余、编译速度慢、可执行文件变大。
2、没有返回值，最多可以有个执行结果。
3、类型检查不严格，安全性低。
4、无法进行递归调用。
普通函数的优点：
1、不存在代码冗余的情况，函数的代码只会在代码段中存储一份，使用时跳转过去执行，执行结束后再返回，还可以附加返回值。
2、安全性高，会对参数进行类型检查。
3、可以进行递归调用，实现分治算法。
函数的缺点：
1、相比宏函数它的执行速度慢，调用时会经历传参、跳转、返回等过程，该过程耗费大量的时间。
2、类型专用，形参什么类型，实参必须是什么类型，无法通用。
什么样的代码适合封装成宏函数？
1、代码量少，即使多次使用也不会造成代码段过度冗余。
2、调用次数少，但执行次数多，也就是宏函数会在循环语句中调用。
3、函数的功能对返回值没有要求，也就是函数的功能不是通过返回值达到的。
封装一个malloc、free函数：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
void* _my_malloc(const char* filename, const char* func, size_t line, size_t size) {
void *ptr = malloc(size);
printf("%s %s %u %p\n", filename, func, line, ptr);
return ptr;
}
#define my_malloc(size) _my_malloc(__FILE__, __func__, __LINE__, size)
#define my_free(ptr) do {\
printf("%s %s %u %p\n", __FILE__, __func__, __LINE__, ptr);\
free(ptr);} while (0);
int main() {
int *p = my_malloc(40);
my_free(p);
}
实现一个通用的变量交换函数。
#include <stdio.h>
// 只适合数值型交换、数据可能溢出
#define SWAP(a, b) do {(a) = ((a) + (b)), (b) = ((a) - (b)); (a) = ((a) - (b));} while (0);
// 数据不溢出，只适合整型数据，并且不能是同一个值
#define SWAP(a, b) do {a = a ^ b; b = a ^ b; a = a ^ b;} while (0);
// 不能交换结构变量 浪费内存
#define SWAP(a, b) do {tong double t = a; a = b; b = t;} while (0);
// 可以交换任意类型，多一个参数
#define SWAP(a, b, type) do {type t = a; a = b; b = t;} while (0):
// 只能在GNU系列编译器下使用
#define SWAP(a, b) \
do {typedef(a) (t) = (a); (a) = (b); (b) = (t);} while (0);
int main() {
}
条件编译：
条件语句(if、switch、for、while、do while)会根据条件选择执行哪些代码，条件编译就是预处理器根据条件选择哪些代码参与下一步的编译。
负责条件编译的预处理指令有：
#if #ifdef #ifndef #elif #else #endif
头文件卫士：
这种固定写法，在头文件中使用，它能防止头文件被重复包含，所有的头文件都要遵循这个规则。
#ifndef FILE_H // 判断FILE_H宏是否正在，不存在则条件为真
#define FILE_H // 定义FILE_H宏
// 头文件卫士能保证此处不重复出现
#endif//FILE_H // #ifndef的结尾
注释代码：
// 只能注释单行代码，早期的编译器不支持该用
/* 多行注释，但不能嵌套 */
#if 0|1
可注释大块代码，可以嵌套
#endif
版本、环境判断：
#if __WORDSIZE == 64
typedef long int int64_t;
#else
typedef long long int int64_t;
#endif
// 判断是否是Linux操作系统：
#if __linux__
#endif
// 判断是否是Windows操作系统：
#if __WIN32 | __WIN32__ | __WIN64__
#endif
// 判断gcc还是g++：
int main() {
#if __cplusplus
printf("你使用是g++编译器\n");
#else
printf("你使用是gcc编译器\n");
#endif
}
DEBUG宏：
专门用于调试程序的宏函数，这种宏函数在程序测试、调试、试运行阶段执行，在程序正式上线阶段不执行，这类函数会根据DEBUG宏是否定义确定执行的流程。
一些操作提示，如：xxx操作成功，xxx操作失败，分配内存的记录、释放内存的记录，这类型消息开发人员、测试人员需要看到，但用户不需要看到。
不常用的预处理指令：
#line <常整数> 设置当前代码的行号，目前没有发现它有什么用
#error "在预处理阶段提示错误信息"，一旦预处理遇到它，将不再继续编译，它不能单独使用必须与条件判断系列语句配合使用
#warning "在预处理阶段提示警告信息" 不能建议单独使用，最好与条件判断系列语句配合使用。
#pragma GCC poison <标识符> 把标识符设置病毒，禁止在代码中使用
#pragma pack(n) 设置最大对齐和补齐字节数
每个系统在进行对齐和补齐都有一个最大对齐和补齐字节数n，也就是超出n字节按n字节计算，例如：linux32系统n=4，windows32 n=8
设置要求：
1、n < 系统默认的最大对齐、补齐字节数，往大了调整没有意义，速度不会提升还会导致内存浪费。
2、n必须是2的x次方，也就是必须是1、2、4、8、16这一类的整数
宏函数的变长参数：
#define func(...) __VA_ARGS__
注意：这种用法必须配合，printf/fprintf/sprintf系列支持变长参数的函数使用。
在编译时定义宏：
gcc xxx.c -D ARR_LEN=3
-D ARR_LEN=3 <=> #define ARR_LEN 3 跟在代码中定义宏的效果一样
gcc xxx.c -D DEBUG
-D DEBUG <=> #define DEBUG