ROSEdu Tech Talks Prezentarea 01: Preprocesorul C

Notiuni generale
, Macrodeﬁnitii
, Preprocesare conditionat˘
, a Includerea ﬁsierelor header
, Altele Resurse utile

Preprocesorul C
Tech Talks

R˘zvan Deaconescu
a
razvan@rosedu.org

ROSEdu

10 octombrie 2009

1 / 41

Notiuni generale
, Macrodefinitii

1 Notiuni generale
,

2 Macrodefinitii
,

3 Preprocesare conditionat˘
, a

4 Includerea fisierelor header
,

5 Altele

6 Resurse utile

2 / 41

Notiuni generale
, Macrodeﬁnitii

1 Notiuni generale
,

2 Macrodeﬁnitii
,

, a

,

5 Altele

6 Resurse utile

3 / 41

Notiuni generale
, Macrodeﬁnitii

Rolul preprocesorului C

Includerea ﬁsierelor header
,

Expandarea macro-urilor
Compilare conditionat˘
, a
Diagnosticare

4 / 41

Notiuni generale
, Macrodeﬁnitii

Invocarea preprocesorului

Intern de compilator
gcc -Wall file.c

Intern de compilator doar pentru faza preproces˘rii
a
gcc -Wall -E file.c -o file.i

Cu ajutorul comenzii cpp
cpp file.c file.i

5 / 41

Notiuni generale
, Macrodeﬁnitii

Exemplu de utilizare
1 # 1 "sample.c"
2 # 1 "<built-in>"
3 # 1 "<command-line>"
4 # 1 "sample.c"
5 # 1 "sample.h" 1
1 #include "sample.h" 6
2 7
3 #define TEST NUM 25 8
4 #define MAX(a, b) ((a) > (b) ? (a) : 9 int test fun(int num);
(b)) 10 int test max(int num);
5 11 # 2 "sample.c" 2
6 int main(void) 12
7 { 13
8 test fun(TEST NUM); 14
9 test max(MAX(5, 10)); 15
10 16 int main(void)
11 return 0; 17 {
12 } 18 test fun(25);
19 test max(((5) > (10) ? (5) :
(10)));
20
21 return 0;
22 }

6 / 41

Notiuni generale
, Macrodeﬁnitii

1 Notiuni generale
,

2 Macrodeﬁnitii
,

, a

,

5 Altele

6 Resurse utile

7 / 41

Notiuni generale
, Macrodefinitii

Directivele #define si #undef
,

Directivele de preprocesare ˆ
ıncep cu #
Definirea si anularea definirii
,

#define MY VAR 50
#undef MY VAR
a = a + MY VAR → a = a + 50

8 / 41

Notiuni generale
, Macrodeﬁnitii

Macro-uri simple (object-like macros)

#define NUME VALOARE
NUME respect˘ regulie de nume pentru o variabil˘
a a
VALOARE poate s˘ contin˘ aproape orice
a , a
Se ˆ
ınlocuieste NUME cu VALOARE peste tot
,

9 / 41

Notiuni generale
, Macrodeﬁnitii

Stupid example

1 # 1 "stupid example.c"
2 # 1 "<built-in>"
1 #define begin {
3 # 1 "<command-line>"
2 #define end }
4 # 1 "stupid example.c"
3 #define stop return 0
5
4
6
5 int main(void)
7
6 begin
8
7 printf("Hello,
9 int main(void)
World!n");
10 {
8
11 printf("Hello, World!n");
9 stop;
12
10 end
13 return 0;
14 }

10 / 41

Notiuni generale
, Macrodeﬁnitii

Folosirea parantezelor
O greseal˘ frecvent˘
, a a
Once upon a time during a PSO lab (2006-2007)
#define NR syscalls MY SYSCALL NO+1
...
new syscall table =
malloc(NR syscalls * sizeof(void *));

Nu faceti asa
, ,

#define MAX(a, b) (a > b ? a : b)
Faceti asa
, ,

#define MAX(a, b) ((a) > (b) ? (a) : (b)
E OK tot timpul?

11 / 41

Notiuni generale
, Macrodeﬁnitii

Macro-uri vs. const

Avantaje macro-uri
mai rapide (faza de preprocesare)
interpretate la preprocesare
nu ocup˘ spatiu ˆ memorie
a , ın
Avantaje const
type safety
sunt, de fapt, variabile (au o adres˘)
a
ˆ C++ se pot folosi la preprocesare
ın

12 / 41

Notiuni generale
, Macrodeﬁnitii

Macro-uri vs. enum

Avantaje macro-uri
ﬂexibile (nu sunt limitate la valori ˆ
ıntregi)
nu impun constrˆngeri de spatiu ocupat
a ,

Avantaje enum
type safety
block scope

13 / 41

Notiuni generale
, Macrodeﬁnitii

Macro-uri predeﬁnite

$ gcc -dM -E sample.c
#define CHAR BIT 8
#define unix 1
#define x86 64 1
#define SHRT MAX 32767
#define linux 1
#define gnu linux 1
#define SAMPLE H 1
#define TEST NUM 25
#define MAX(a,b) ((a) > (b) ? (a) : (b))
#define STDC 1
$ gcc -dM -E sample.c | wc -l
131

14 / 41

Notiuni generale
, Macrodeﬁnitii

Deﬁnirea de macro-uri ˆ linia de comand˘
ın a

$ gcc -DMY MACRO=40 -Wall comm.c
$ ./a.out
MY MACRO = 40
$ gcc -dM -E code/sample.c | grep linux
#define linux 1
$ gcc -U linux -dM -E code/sample.c | grep linux
$

15 / 41

Notiuni generale
, Macrodeﬁnitii

Macro-uri cu parametri (function-like macros)

#define echo() printf("Hello, World!n");

#define max(a, b) ((a) > (b) ? (a) : (b))
#define do error(msg)
perror(msg);
exit(EXIT FAILURE);

E ceva gresit?
,

if (error condition) do error();

16 / 41

Notiuni generale
, Macrodeﬁnitii

Macro-uri cu parametri (cont.)

#define do error(msg) {
perror(msg);
exit(EXIT FAILURE);
}

Inconsistent˘ - nu e nevoie de ; (punct si virgul˘) la apel
,a , a

#define do error(msg) do {
perror(msg);
exit(EXIT FAILURE);
} while (0)

Perfect!

17 / 41

Notiuni generale
, Macrodeﬁnitii

Macro-uri vs. functii inline
,

Avantaje functii inline
,

type safety
f˘r˘ b˘t˘i de cap
aa aa
Avantaje macro-uri
sunt portabile
unele lucruri se realizeaz˘ mai greu cu functii inline (argumente
a ,

transmise prin adres˘)a
unele lucruri nu se pot face cu functii inline
,

#define container of(ptr, type, member)
(type *)( (char *)ptr - offsetof(type,member))

18 / 41

Notiuni generale
, Macrodeﬁnitii

Macro-uri cu num˘r variabil de argumente (variadic
a
macros)

Similar functiilor cu num˘r variabil de argumente
, a
ˆ standardul C99
In
#define DEBUG(fmt, ...)
fprintf(stderr, fmt, VA ARGS );

O problem˘: apel DEBUG("problema");
a
Solutie: token paste operator (##) (extensie GNU)
,

#define DEBUG(fmt, ...)
fprintf(stderr, fmt, ## VA ARGS );

19 / 41

Notiuni generale
, Macrodeﬁnitii

Probleme ˆ folosirea macro-urilor
ın

Precedenta operatorilor
,

solutie: folosirea parantezelor
,

Omiterea operatorului ; (punct si virgul˘)
, a
solutie: folosirea do { ...
, } while(0)
Linii multiple
solutie: folosirea operatorului (backslash)
,

20 / 41

Notiuni generale
, Macrodeﬁnitii

1 Notiuni generale
,

2 Macrodeﬁnitii
,

, a

,

5 Altele

6 Resurse utile

21 / 41

Notiuni generale
, Macrodeﬁnitii

Directive de preprocesare conditionat˘
, a

#if expresie conditionala
#if defined macro / #ifdef macro
#endif
#else
#elif

22 / 41

Notiuni generale
, Macrodeﬁnitii

Asigurarea portabilit˘tii
a,

1 #include <stdio.h>
2
3 int main (void)
4 {
5 #if defined ( linux )
6 printf ("This is Linux.n");
7 #elif defined ( win32 )
8 printf ("This is Win32.n");
9 #else
10 printf ("This is Sparta.n");
11 #endif
12
13 return 0;
14 }

23 / 41

Notiuni generale
, Macrodeﬁnitii

“Eliminarea” codului

Util pentru “comentarii”
Trebuie s˘ contin˘ cod “preprocesabil”
a , a

#if 0
aaaa
/*
...
*/
if ...
for ...
...
#endif

24 / 41

Notiuni generale
, Macrodefinitii

Activare/dezactivare mod debug

1 #ifndef DEBUG H
2 #define DEBUG H 1
3
4 #if defined DEBUG
5 #define Dprintf(format, ...)
6 fprintf(stderr, "[%s]:%s:%d: " format, FILE ,
7 func , LINE , ## VA ARGS )
8 #else
9 #define Dprintf(format, ...) do { } while(0)
10 #endif
11
12 #endif

Se poate defini un macro ˆ acelasi fisier header
ın , ,

Se poate folosi linia de comand˘ gcc -DDEBUG
a ...
Avansat, se pot stabili niveluri de jurnalizare (DEBUG LEVEL +
Dprintf info, Dprintf warn etc.)

25 / 41

Notiuni generale
, Macrodeﬁnitii

Combinare cod C si cod C++
,

Compilatorul de C++ face “name mangling”
Linker-ul nu recunoaste simbolurile
,
1 #ifndef MIX HEADER H
2 #define MIX HEADER H 1
3
4 #ifdef cplusplus
5 extern "C" {
6 #endif
7
8 void fun1(void);
9 void fun2(void);
10
11 #ifdef cplusplus
12 }
13 #endif
14
15 #endif

26 / 41

Notiuni generale
, Macrodeﬁnitii

1 Notiuni generale
,

2 Macrodeﬁnitii
,

, a

,

5 Altele

6 Resurse utile

27 / 41

Notiuni generale
, Macrodefinitii

Directiva #include

Permite inserarea unui fisier header
,

Se copiaz˘ continutul acelui fisier
a , ,

Poate fi (si de obicei este) folosit˘ pe mai multe niveluri (un
, a
fisier header include alte fisiere header)
, ,

28 / 41

Notiuni generale
, Macrodefinitii

Exemplu de structur˘ de fisier header
a ,

#ifndef MY HEADER H
#define MY HEADER H 1
...
#endif

Macro-uri de gard˘/control
a
Previn includerea de mai multe ori a aceluiasi fisier
, ,

Denumite, ˆ general MY HEADER H, MY HEADER H (rezervate
ın
pentru biblioteca standard), MY HEADER H , MY HEADER H

29 / 41

Notiuni generale
, Macrodefinitii

Ce contine un fisier header?
, ,

Macro de gard˘ (#ifndef ...)
a
Includerea altor fisiere header
,

se folosesc tipuri definite ˆ alt header
ın
se folosesc functii (vezi Dprintf)
,

Macro-uri
Structuri de date si enumer˘ri
, a
Declaratii externe de variabile
,

Declaratii (antete) de functii
, ,

Functii statice
,

Functii inline (de asemenea statice)
,

Sfˆrsit macro de gard˘ (#endif)
a , a

30 / 41

Notiuni generale
, Macrodefinitii

De ce nu se include un fisier C?
,

Un fisier C contine functii si variabile globale care pot fi
, , , ,

non-statice
Dac˘ acel fisier e inclus de dou˘ fisiere diferite care sunt
a , a ,
link-editate apare conflict de forma already defined
Un fisier header nu trebuie s˘ aib˘ forma unui fisier C
, a a ,

f˘r˘ variabile globale non-statice
aa
f˘r˘ functii non-statice
aa ,

31 / 41

Notiuni generale
, Macrodefinitii

#include <file.h> vs. #include ”file.h”

#include <file.h>
system headers
c˘utare ˆ
a ıntr-un set de directoare predefinite
localizate preponderent ˆ /usr/include si
ın ,

/usr/local/include
#include "file.h"
local headers
c˘utare ˆ
a ıncepˆnd cu directorul local
a

32 / 41

Notiuni generale
, Macrodeﬁnitii

Extinderea c˘ii de c˘utare a ﬁsierelor header
a a ,

CPPFLAGS = -I/usr/include/gdk/ -iquote../include
Forma #include <file.h> caut˘ ˆ ai ˆ directoarele
a ıntˆ ın
marcate cu -I si apoi ˆ cele implicite
, ın
Forma #include "file.h" caut˘ ˆ directoarele marcate cu
a ın
-iquote, apoi ˆ cele marcate cu -I, apoi ˆ directorul local
ın ın
si apoi ˆ cele implicite
, ın

33 / 41

Notiuni generale
, Macrodeﬁnitii

1 Notiuni generale
,

2 Macrodeﬁnitii
,

, a

,

5 Altele

6 Resurse utile

34 / 41

Notiuni generale
, Macrodeﬁnitii

Stringiﬁcation

Operatorul # ˆ fata unui argument al unui macro
ın ,
Constructia este un sir de caractere reprezentˆnd numele
, , a
argumentului
2
3 #define DBG(val, fmt)
4 fprintf(stderr, #val " = " fmt "n", val)
5
6 int main(void)
7 {
8 int a = 42;
9 char *s = "hax0r";
10
11 DBG(a, "%d");
12 DBG(s, "%s");
13
14 return 0;
15 }

35 / 41

Notiuni generale
, Macrodeﬁnitii

Concatenare

Preprocesorul concateneaz˘ sirurile adiacente
a ,
"an" "a" " a" "re" → "ana are"
Operatorul ## concateneaz˘ doi tokeni ˆ
a ıntr-unul singur
Wanna see something really scary?
2
3 #define SYSCALL(ret, name, ...) ret sys ## name( VA ARGS )
4
5 SYSCALL(int, open, const char *path, int oflag, int mode)
6 {
7 /* TODO */
8 return 0;
9 }
10
11 SYSCALL(int, read, int fildes, void *buf, size t nbytes)
12 {
13 /* TODO */
14 return 0;
15 }

36 / 41

Notiuni generale
, Macrodeﬁnitii

Diagnosticare

Directiva #error forteaz˘ eroare de preprocesare si ˆ
, a , ıncheierea

actiunii
,

Directiva #warning permite continuarea proces˘rii
a
2
3 int main(void)
4 {
5 #ifdef x86 64
6 #warning "why?"
7 #endif
8
9 #if defined linux && ! defined DEBUG
10 #error "DEBUG marco must be defined on Linux"
11 #endif
12
13 printf("Hello, World!n");
14
15 return 0;
16 }

37 / 41

Notiuni generale
, Macrodeﬁnitii

1 Notiuni generale
,

2 Macrodeﬁnitii
,

, a

,

5 Altele

6 Resurse utile

38 / 41

Notiuni generale
, Macrodeﬁnitii

Link-uri

http://en.wikipedia.org/wiki/C_preprocessor
http://c-faq.com/cpp/index.html

39 / 41

Notiuni generale
, Macrodeﬁnitii

Altele

man cpp
info cpp
comp.lang.c (Usenet)
##c (IRC, Freenode)

40 / 41

Notiuni generale
, Macrodeﬁnitii

ˆ
Intreb˘ri
a

41 / 41

ROSEdu Tech Talks Prezentarea 01: Preprocesorul C

Recommandé

Recommandé

Contenu connexe

En vedette

En vedette (17)

ROSEdu Tech Talks Prezentarea 01: Preprocesorul C