C之 # 和 ## 操作符（二十三）

        在 C 语言中还有 # 和 ## 这种操作符的存在，只是不经常见，那么我们今天就来讲下它们的用法。

        A、 # 运算符用于在预处理期将宏参数转换为字符串，它的转换作用是在预处理期完成的，因此只在宏定义中有效。编译器不知道 # 的转换作用，用法：#define STRING(x) #x。下来我们以代码为例进行分析，代码如下

#include <stdio.h>

#define STRING(x) #x

int main()
{  
    printf("%s\n", STRING(Hello world!));
    printf("%s\n", STRING(100));
    printf("%s\n", STRING(while));
    printf("%s\n", STRING(return));

    return 0;
}

        我们看到第 7-10 行想要打印字符串，那么我们这样定义可以吗？我们编译下看看结果

        我们看到已经打印出了字符串。那么我们来单步编译下，看看经过预处理器处理过的文件变成什么样了，生成的代码如下，还是注释掉头文件

test.i 代码

# 1 "test.c"
# 1 "<built-in>"
# 1 "<command-line>"
# 1 "/usr/include/stdc-predef.h" 1 3 4
# 1 "<command-line>" 2
# 1 "test.c"




int main()
{
    printf("%s\n", "Hello world!");
    printf("%s\n", "100");
    printf("%s\n", "while");
    printf("%s\n", "return");

    return 0;
}

        我们看到宏定义里面的字符已经变成相应的字符串了，证明我们那样定义还是靠谱的。下来我们再来看看一个示例代码，看看 # 运算符的妙用，代码如下

#include <stdio.h>

#define CALL(f, p) (printf("Call function %s\n", #f), f(p))
   
int square(int n)
{
    return n * n;
}

int func(int x)
{
    return x;
}

int main()
{
    int result = 0;
    
    result = CALL(square, 4);
    
    printf("result = %d\n", result);
    
    result = CALL(func, 10);
    
    printf("result = %d\n", result);

    return 0;
}

        我们在这个代码中想要打印出它调用的函数名，但是函数名是我们随机指定的。这样的功能是 C 语言写的函数实现不出来的，那么我们看看 # 运算符能够实现这样的功能吗？编译看看结果

        结果已经很明显了。我们再来看看经过单步编译后的文件

test.i 代码

# 1 "test.c"
# 1 "<built-in>"
# 1 "<command-line>"
# 1 "/usr/include/stdc-predef.h" 1 3 4
# 1 "<command-line>" 2
# 1 "test.c"




int square(int n)
{
    return n * n;
}

int func(int x)
{
    return x;
}

int main()
{
    int result = 0;

    result = (printf("Call function %s\n", "square"), square(4));

    printf("result = %d\n", result);

    result = (printf("Call function %s\n", "func"), func(10));

    printf("result = %d\n", result);

    return 0;
}

        我们可以看出确实如我们所想的那样。

        B、 ## 运算符用于在预处理期粘连两个标识符，它的作用是在预处理期完成的，因此只在宏定义中有效；编译器不知道 ## 的连接作用，用法：#define CONNET(a, b) a##b。下面我们还是以代码进行说明，代码如下

#include <stdio.h>

#define NAME(n) name##n

int main()
{
    
    int NAME(1);    // name1
    int NAME(2);    // name2
    
    NAME(1) = 1;    // name1 = 1
    NAME(2) = 2;    // name2 = 2
    
    printf("NAME(1) = %d\n", NAME(1));
    printf("NAME(2) = %d\n", NAME(2));

    return 0;
}

        我们看到是想实现注释的那样，那么能否实现呢？看看编译结果

        我们再来看看单步编译的代码，更加明显

test.i 代码

# 1 "test.c"
# 1 "<built-in>"
# 1 "<command-line>"
# 1 "/usr/include/stdc-predef.h" 1 3 4
# 1 "<command-line>" 2
# 1 "test.c"




int main()
{

    int name1;
    int name2;

    name1 = 1;
    name2 = 2;

    printf("NAME(1) = %d\n", name1);
    printf("NAME(2) = %d\n", name2);

    return 0;
}

        就不说了，结果已经很明显了。下来我们再来看看一个很有意思的代码，用 ## 运算符实现结构体的定义，很有意思

#include <stdio.h>

#define STRUCT(type) typedef struct _tag_##type type;\
                     struct _tag_##type

STRUCT(Student)
{
    char* name;
    int id;
};

int main()
{
    
    Student s1;
    Student s2;
    
    s1.name = "s1";
    s1.id = 0;
    
    s2.name = "s2";
    s2.id = 1;
    
    printf("s1.name = %s\n", s1.name);
    printf("s1.id = %d\n", s1.id);
    printf("s2.name = %s\n", s2.name);
    printf("s2.id = %d\n", s2.id);

    return 0;
}

        什么都不说，先看编译结果能否满足需求

        已经完美实现，再来看看经过单步编译后的代码

test.i 代码

# 1 "test.c"
# 1 "<built-in>"
# 1 "<command-line>"
# 1 "/usr/include/stdc-predef.h" 1 3 4
# 1 "<command-line>" 2
# 1 "test.c"





typedef struct _tag_Student Student; 
struct _tag_Student
{
    char* name;
    int id;
};

int main()
{

    Student s1;
    Student s2;

    s1.name = "s1";
    s1.id = 0;

    s2.name = "s2";
    s2.id = 1;

    printf("s1.name = %s\n", s1.name);
    printf("s1.id = %d\n", s1.id);
    printf("s2.name = %s\n", s2.name);
    printf("s2.id = %d\n", s2.id);

    return 0;
}

        看上面的代码，啥也不想说了。已经很明显了，我们已经看到了 ## 运算符的强大之处。如果我们的 # 和 ## 运算符运用的好的话，那么代码质量就会非常高。通过对 # 和 ## 运算符的学习，总结如下：1、# 运算符用于在预处理期将宏参数转换为字符串；2、## 运算符用于在预处理期粘连两个标识符；3、编译器不知道 # 和 ## 运算符的存在，# 和 ## 运算符只在宏定义中有效。

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