预处理器是一些指令，指示编译器在实际编译之前所需完成的预处理。 所有的预处理器指令都是以井号（#）开头，只有空格字符可以出现在预处理指令之前。预处理指令不是 C++ 语句，所以它们不会以分号（;）结尾。 我们已经看到，之前所有的实例中都有 #include 指令。这个宏用于把头文件包含到源文件中。 C++ 还支持很多预处理指令，比如 #include、#define、#if、#else、#line 等，让我们一起看看这些重要指令。

#define 预处理

define 预处理指令用于创建符号常量。该符号常量通常称为宏，指令的一般形式是：

#define macro-name replacement-text

当这一行代码出现在一个文件中时，在该文件中后续出现的所有宏都将会在程序编译之前被替换为 replacement-text。例如：

#include <iostream>
using namespace std;
#define PI 3.14159
int main()
{
  cout << "Value of PI :" << PI << endl;
  return 0;
}
/*
Value of PI :3.14159
*/

现在，让我们测试这段代码，看看预处理的结果。假设源代码文件已经存在，接下来使用 -E 选项进行编译，并把结果重定向到 test.p。现在，如果您查看 test.p 文件，将会看到它已经包含大量的信息，而且在文件底部的值被改为如下：

$ gcc -E test.cpp > test.p
...
int main ()
{
    cout << "Value of PI :" << 3.14159 << endl; 
    return 0;
}

C++ 中的预定义宏

C++ 提供了下表所示的一些预定义宏：

让我们看看上述这些宏的实例：

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
  cout << "Value of __FILE__ : " << __FILE__ << endl;
  cout << "Value of __LINE__ : " << __LINE__ << endl;
  cout << "Value of __DATE__ : " << __DATE__ << endl;
  cout << "Value of __TIME__ : " << __TIME__ << endl;
  cout << "Value of __STDC__ : " << __STDC__ << endl;
  return 0;
}
/*
Value of __FILE__ : test.cpp
Value of __LINE__ : 7
Value of __DATE__ : Jul 12 2021
Value of __TIME__ : 17:36:07
Value of __STDC__ : 1
*/

预处理器运算符

宏延续运算符（\）

一个宏通常写在一个单行上。但是如果宏太长，一个单行容纳不下，则使用宏延续运算符（\）。例如：

#define  message_for(a, b)  \
    printf(#a " and " #b ": We love you!\n")

# 和 ## 运算符

和 ## 预处理运算符在 C++ 和 ANSI/ISO C 中都是可用的。# 运算符会把 replacement-text 令牌转换为用引号引起来的字符串。
# 字符串化的意思，出现在宏定义中的#是把跟在后面的参数转换成一个字符串。
当用作字符串化操作时，# 的主要作用是将宏参数不经扩展地转换成字符串常量。

• 宏定义参数的左右两边的空格会被忽略，参数的各个 Token 之间的多个空格会被转换成一个空格。
• 宏定义参数中含有需要特殊含义字符如”或\时，它们前面会自动被加上转义字符 \。

连接符号，把参数连在一起。
将多个 Token 连接成一个 Token。要点：

• 它不能是宏定义中的第一个或最后一个 Token。
• 前后的空格可有可无。

请看下面的宏定义：

#include <iostream>
using namespace std;
#define MKSTR( x ) #x
int main ()
{
    cout << MKSTR(HELLO C++) << endl;
    return 0;
}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

HELLO C++

让我们来看看它是如何工作的。不难理解，C++ 预处理器把下面这行：

cout << MKSTR(HELLO C++) << endl;

转换成了：

cout << "HELLO C++" << endl;

运算符用于连接两个令牌。下面是一个实例：

#define CONCAT( x, y )  x ## y

当 CONCAT 出现在程序中时，它的参数会被连接起来，并用来取代宏。例如，程序中 CONCAT(HELLO, C++) 会被替换为 “HELLO C++”，如下面实例所示。

#include <iostream>
using namespace std;
#define concat(a, b) a ## b
int main()
{
   int xy = 100;
   cout << concat(x, y);
   return 0;
}
/*
100
*/

让我们来看看它是如何工作的。不难理解，C++ 预处理器把下面这行：

cout << concat(x, y);

转换成了：

cout << xy;

条件编译

有几个指令可以用来有选择地对部分程序源代码进行编译。这个过程被称为条件编译。
条件预处理器的结构与 if 选择结构很像。请看下面这段预处理器的代码：

#ifdef NULL
   #define NULL 0
#endif

您可以只在调试时进行编译，调试开关可以使用一个宏来实现，如下所示：

#ifdef DEBUG
   cerr <<"Variable x = " << x << endl;
#endif

如果在指令 #ifdef DEBUG 之前已经定义了符号常量 DEBUG，则会对程序中的cerr语句进行编译。您可以使用 #if 0 语句注释掉程序的一部分，如下所示：

#if 0
   不进行编译的代码
#endif

让我们尝试下面的实例：

#include <iostream>
using namespace std;
#define DEBUG
#define MIN(a,b) (((a)<(b)) ? a : b)
int main ()
{
   int i, j;
   i = 100;
   j = 30;
#ifdef DEBUG
   cerr <<"Trace: Inside main function" << endl;
#endif
#if 0
   /* 这是注释部分 */
   cout << MKSTR(HELLO C++) << endl;
#endif
   cout <<"The minimum is " << MIN(i, j) << endl;
#ifdef DEBUG
   cerr <<"Trace: Coming out of main function" << endl;
#endif
    return 0;
}
/*
Trace: Inside main function
The minimum is 30
Trace: Coming out of main function
*/

参数宏

您可以使用 #define 来定义一个带有参数的宏，如下所示：

#include <iostream>
using namespace std;
#define MIN(a,b) (a<b ? a : b)
int main ()
{
   int i, j;
   i = 100;
   j = 30;
   cout <<"较小的值为：" << MIN(i, j) << endl;
    return 0;
}
/* 
较小的值为：30 
*/
//——————————————————————————————————————————————————————————————————————————————
$ gcc -E test.cpp > test.p 后得到的预处理文件
...
int main ()
{
   int i, j;
   i = 100;
   j = 30;
   cout <<"较小的值为：" << (i<j ? i : j) << endl;
    return 0;
}

预处理更多例子

#if SOMETHING>=100
//...
#else
//...
#endif

#ifndef SOMETHING_H
#define SOMETHING_H
//...
#endif

#if (defined DEBUG)&&(defined SOMETHING)
//...
#endif

#ifdef SOMETHING
int func1(){/*...*/}
#else
int func1(){/*...*/}
#endif

#ifdef SOMETHING
namespace space1{
#endif
//...
#ifdef SOMETHING
}//space1
#endif