Язык программирования Си. Издание 3-е, исправленное - Брайан Керниган

Само препроцессирование проистекает в нескольких логически последовательных фазах. В отдельных реализациях некоторые фазы объединены.

1. Трехзнаковые последовательности, описанные в A12.1, заменяются их эквивалентами. Между строками вставляются символы новой строки, если того требует операционная система.

2. Выбрасываются пары символов, состоящие из обратной наклонной черты с последующим символом новой строки; тем самым осуществляется "склеивание" строк (A12.2).

3. Программа разбивается на лексемы, разделенные символами-разделителями. Комментарии заменяются единичными пробелами. Затем выполняются директивы препроцессора и макроподстановки (A12.3-A12.10).

4. Эскейп-последовательности в символьных константах и строковых литералах (A2.5.2, A2.6) заменяются на символы, которые они обозначают. Соседние строковые литералы конкатенируются.

5. Результат транслируется. Затем устанавливаются связи с другими программами и библиотеками посредством сбора необходимых программ и данных и соединения ссылок на внешние функции и объекты с их определениями.

A12.1. Трехзнаковые последовательности

Множество символов, из которых набираются исходные Си-программы, основано на семибитовом ASCII-коде. Однако он шире, чем инвариантный код символов ISO 646-1983 (ISO 646-1983 Invariant Code Set). Чтобы дать возможность пользоваться сокращенным набором символов, все указанные ниже трехзнаковые последовательности заменяются на соответствующие им единичные символы. Замена осуществляется до любой иной обработки.

??=    #

??(    [

??<    {

??/   

??)    ]

??>    }

??'    ^

??!    |

??-    ~

Никакие другие замены, кроме указанных, не делаются.

Трехзнаковые последовательности введены ANSI-стандартом.

A12.2. Склеивание строк

Строка, заканчивающаяся обратной наклонной чертой, соединяется со следующей, поскольку символ и следующий за ним символ новой строки выбрасываются. Это делается перед "разбиением" текста на лексемы.

А12.3. Макроопределение и макрорасширение

Управляющая строка вида

#define идентификатор последовательность-лексем

заставляет препроцессор заменять идентификатор на последовательность-лексем; символы-разделители в начале и в конце последовательности лексем выбрасываются. Повторная строка #define с тем же идентификатором считается ошибкой, если последовательности лексем неидентичны (несовпадения в символах-разделителях при сравнении во внимание не принимаются). Строка вида

#define идентификатор(список-идентификаторов) последовательность-лексем

где между первым идентификатором и знаком ( не должно быть ни одного символа-разделителя, представляет собой макроопределение с параметрами, задаваемыми списком идентификаторов. Как и в первом варианте, символы-разделители в начале и в конце последовательности лексем выбрасываются, и макрос может быть повторно определен только с тем же списком параметров и с той же последовательностью лексем. Управляющая строка вида

#undef идентификатор

предписывает препроцессору "забыть" определение, данное идентификатору. Применение #undef к неизвестному идентификатору ошибкой не считается.

Если макроопределение было задано вторым способом, то текстовая последовательность, состоящая из его идентификатора, возможно, со следующими за ним символами-разделителями, знака (, списка лексем, разделенных запятыми, и знака ), представляет собой вызов макроса. Аргументами вызова макроса являются лексемы, разделенные запятыми (запятые, "закрытые" кавычками или вложенными скобками, в разделении аргументов не участвуют). Аргументы при их выделении макрорасширениям не подвергаются. Количество аргументов в вызове макроса должно соответствовать количеству параметров макроопределения. После выделения аргументов окружающие их символы-разделители выбрасываются. Затем в замещающей последовательности лексем макроса идентификаторы-параметры (если они не закавычены) заменяются на соответствующие им аргументы. Если в замещающей последовательности перед параметром не стоит знак # и ни перед ним, ни после него нет знака ##, то лексемы аргумента проверяются: не содержат ли они в себе макровызова, и если содержат, то прежде чем аргумент будет подставлен, производится соответствующее ему макрорасширение.

На процесс подстановки влияют два специальных оператора. Первый -это оператор #, который ставится перед параметром. Он требует, чтобы подставляемый вместо параметра и знака # (перед ним) текст был заключен в двойные кавычки. При этом в строковых литералах и символьных константах аргумента перед каждой двойной кавычкой " (включая и обрамляющие строки), а также перед каждой обратной наклонной чертой вставляется .

Второй оператор записывается как ##. Если последовательность лексем в любого вида макроопределении содержит оператор ##, то сразу после подстановки параметров он вместе с окружающими его символами-разделителями выбрасывается, благодаря чему "склеиваются" соседние лексемы, образуя тем самым новую лексему. Результат не определен при получении неправильных лексем или когда генерируемый текст зависит от порядка применения операторов ##. Кроме того, ## не может стоять ни в начале, ни в конце замещающей последовательности лексем.

В макросах обоих видов замещающая последовательность лексем повторно просматривается на предмет обнаружения там новых define-имен. Однако, если некоторый идентификатор уже был заменен в данном расширении, повторное появление такого идентификатора не вызовет его замены.

Если полученное расширение начинается со знака #, оно не будет воспринято как директива препроцессора.

В ANSI-стандарте процесс макрорасширения описан более точно, чем в первом издании книги. Наиболее важные изменения касаются введения операторов # и ##, которые предоставляют возможность осуществлять расширения внутри строк и конкатенацию лексем. Некоторые из новых правил, особенно касающиеся конкатенации, могут показаться несколько странными. (См. приведенные ниже примеры.)

Описанные возможности можно использовать для показа смысловой сущности констант, как, например, в

#define TABSIZE 100

int table[TABSIZE];

Определение

#define ABSDIFF(a,b) ((a)>(b) ? (a)-(b) : (b)-(a))

задает макрос, возвращающий абсолютное значение разности его аргументов. В отличие от функции, делающей то же самое, аргументы и возвращаемое значение здесь могут иметь любой арифметический тип и даже быть указателями. Кроме того, аргументы, каждый из которых может иметь побочный эффект, вычисляются дважды: один раз - при проверке, другой раз - при вычислении результата.

Если имеется определение

#define tempfile(dir) #dir "/%s"

то макровызов tempfile(/usr/tmp) даст в результате

"/usr/tmp" "/%s"

Далее эти две строки превратятся в одну строку. По макросу

#define cat(x,y) x ## y

вызов cat(var, 123) сгенерирует var123. Однако cat (cat (1,2),3) не даст желаемого, так как оператор ## воспрепятствует получению правильных аргументов для внешнего вызова cat. В результате будет выдана следующая цепочка лексем:

cat ( 1 , 2 )3

где )3 (результат "склеивания" последней лексемы первого аргумента с первой лексемой второго аргумента) не является правильной лексемой. Если второй уровень макроопределения задан в виде

#define xcat(x,y) cat(x,y)

то никаких коллизий здесь не возникает;

xcat(хсat(1, 2), 3)

в итоге даст 123, поскольку сам xcat не использует оператора ##.

Аналогично сработает и ABSDIFF(ABSDIFF(a, b), c), и мы получим правильный результат.

A12.4. Включение файла

Управляющая строка

#include <имя-файла>

заменяется на содержимое файла с именем имя-файла. Среди символов, составляющих имя-файла, не должно быть знака > и символа новой строки. Результат не определен, если имя-файла содержит любой из символов ", ', или пару символов /*. Порядок поиска указанного файла зависит от реализации.

Подобным же образом выполняется управляющая строка

#include "имя-файла"

Сначала поиск осуществляется по тем же правилам, по каким компилятор ищет первоначальный исходный файл (механизм этого поиска зависит от реализации), а в случае неудачи осуществляется методом поиска, принятым в #include первого типа. Результат остается неопределенным, если имя файла содержит ", или /*; использование знака > разрешается.