前置處理器

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大家應該都看過這些東西：


#define test 123
#include<iostream>

這種以 # 為開頭的程式碼稱為前置處理器，大家應該都知道 C++ 的程式碼需要先經過編譯才能執行，而前置處理器是在編譯之前就執行的，經過前置處理器處理完後的程式碼才會被編譯。

舉例來說，#include 會在編譯前將指定檔案裡的文字完全複製貼上到你 include 的那個地方，它可以用在任何地方，例如：

你開了一個檔案叫做 hello.txt，內容只有 "hello"，然後你在同目錄有另一個檔案 test.cpp，內容是：









#include<iostream>
using namespace std;

int main(){
    cout <<
        #include "hello.txt"
        << "\n";
    return 0;
}

那麼會輸出 hello，在編譯之前，#include "hello.txt" 這一行就會被替換成 "hello"。

還有一個常見的前置處理器是 #define，結構是 #define 識別碼(identifier) 替換字串，也被稱為「巨集」或「宏」，英文是 macro，有些人可能會說這是「常數」，然後你就會開始懷疑它跟 const 的差別，其實 #define 並不是在宣告一個常數，而是它會把整份程式碼中的一段特定文字替換，例如：








#include<iosteam>
#define hello "hello"
using namespace std;

int main(){
    cout << hello << "\n";
    return 0;
}

在編譯之前，hello 就會被替換成 "hello"，接著才進行編譯，所以輸出會是 hello。它也有函式的用法：








#inlcude<iosteam>
#define say(a) cout << a << "\n"
using namespace std;

int main(){
    say("hello");
    return 0;
}

這樣會輸出 hello，在編譯前，say("hello") 會被替換成 cout << a << "\n"。

要特別注意的一點是，因為這是把文字原封不動貼上，所以 #define 替換的部分不會先做運算，而是在執行期按照前置處理器處理完的程式碼運算，例如：








#include<iostream>
#define plus(a, b) a + b
using namespace std;

int main(){
    cout << (plus(1, 2) * 3) << "\n";
    return 0;
}

這樣的結果並不是 9，而是 7，因為替換完後的程式碼會是 1 + 2 * 3，2 * 3 會先被計算。所以我建議用個括號把它包起來。

以上是 #define 的「巨集」用法，而 #define 還有另一個功用，前置處理器也有 if 的語法，它們都和 #define 有關。

最單純的是 #if、#elif、#else、#endif，用法例如：















#include<iostream>
#define A 3
using namespace std;

int main(){
    #if A == 3
    cout << "test\n";
    #elif A == 2
    cout << "hello\n";
    #else
    cout << "QQ\n";
    #endif

    return 0;
}

這就像是一般的 if 控制語法，而是以 #endif 結束區塊，要巢狀結構也可以。如果判斷結果是 true，那個區塊才會被編譯，上述的範例中，只有 A==3 這個判斷會是 true，因此只有第 7 行會被編譯，第 9 和 11 行不會。前置處理器的判斷只能判 #define 定義的東西，幾乎所有運算子都可以用。如果把第 2 行改成 #define A 2，那被編譯的就會是第 9 行，如果 A 不是 2 也不是 3，那被編譯的就會是第 11 行。

除了可以判斷值之外，也可以判斷一個識別碼有無被定義，用 defined(識別碼) 就可以得到指定的識別碼有沒有 define 過，例如：














#include<iostream>
#define A
using namespace std;

int main(){
    #if defined(A)
    cout << "test\n";
    #endif
    #if defined(B)
    cout << "hi\n";
    #endif

    return 0;
}

第 7 行會被編譯，而第 10 行不會。#if defined(A) 可以簡寫為 #ifdef A，而 #if !defined(A) 可以簡寫為 #ifndef A。

這通常會用來避免標頭檔被重複 include，至於競程上，如果你打了一大段測試用的程式碼，覺得要在 submit 前註解掉、WA 了又要取消註解很麻煩，那就可以用個 #ifdef 來處理，會方便許多。

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