mirror of
https://github.com/hairrrrr/C-CrashCourse.git
synced 2026-02-09 21:47:19 +08:00
2-11
This commit is contained in:
hairrrrr
@@ -0,0 +1,637 @@
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### 全局变量
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#### 认识 全局变量
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- 定义在函数外的变量就是全局变量
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- 全局变量具有全局的生存期和作用域
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- 它们与任何函数无关
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- 任何函数（定义在全局变量后的的函数）内部都可以使用它们
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例如：
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```c
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int f(void);
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int gAll = 12;
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int main(void){
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//__func__ 可以打印出当前函数的函数名，下划线一边是两个
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printf("in %s gAll = %d\n", __func__, gAll);
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//全局变量可以直接使用，不需要再声明
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f();
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||||
printf("again in %s gAll = %d\n", __func__, gAll);
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//函数内对全局变量值的改变在 main函数中依然存在
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return 0;
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}
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||||
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int f(void) {
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||||
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||||
printf("in %s gAll = %d\n", __func__, gAll);
|
||||
gAll += 2;
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||||
printf("again in %s gAll = %d\n", __func__, gAll);
|
||||
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||||
return gAll;
|
||||
}
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||||
```
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||||
输出：
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```c
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in main gAll = 12
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||||
in f gAll = 12
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again in f gAll = 14
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||||
again in main gAll = 14
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||||
```
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###### 全局变量的初始化
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- 没有初始化的全局变量**默认值为 0**
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- 指针默认为 **NULL**
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- 只能用**编译时刻已知**[^1]的值来初始化全局变量
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||||
- 全局变量的初始化发生在main函数之前
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注释1：
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```c
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int gAll = 12;
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int g = gAll;//报错
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int main(void) {
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||||
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return 0;
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||||
}
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||||
```
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下面这段代码在某些编译器（dev c++）上是可以编译的，但是在 vs 上是不能编译的
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```c
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const int gAll = 12;
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||||
int g = gAll;
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int main(void) {
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||||
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||||
return 0;
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||||
}
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||||
```
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**但是，这种方式是不推荐的**
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###### 被隐藏的全局变量
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||||
- 如果函数内部存在与全局变量同名的变量，则全局变量被隐藏。
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```c
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||||
int f(void);
|
||||
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||||
int gAll = 12;
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||||
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||||
int main(void) {
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||||
|
||||
printf("in %s gAll = %d\n", __func__, gAll);
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||||
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||||
f();
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||||
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||||
printf("again in %s gAll = %d\n", __func__, gAll);
|
||||
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||||
return 0;
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||||
}
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||||
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||||
int f(void) {
|
||||
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||||
int gAll = 2;//仅在这个范围内适用
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||||
printf("in %s gAll = %d\n", __func__, gAll);
|
||||
gAll += 2;
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||||
printf("again in %s gAll = %d\n", __func__, gAll);
|
||||
|
||||
return gAll;
|
||||
}
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||||
```
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||||
输出：
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```c
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in main gAll = 12
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||||
in f gAll = 2
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again in f gAll = 4
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||||
again in main gAll = 12
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||||
```
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||||
即使 gAll 在 main 函数中被覆盖，f 函数中的 gAll 也是不会被该改变的
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为什么会这样？自己思考一下。
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#### 静态本地变量
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- 在本地变量定义时加上 static 修饰符就成为静态本地变量
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||||
- 当离开函数的生存期后，静态本地变量会继续存在并保持其值
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||||
- 静态本地变量的初始化只会在第一次进入这个函数时进行，以后进入函数时会保持上次离开时的值。
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例：
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**不用static**的情况
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```c
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int f(void);
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||||
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int main(void) {
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||||
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||||
f();
|
||||
f();
|
||||
f();
|
||||
|
||||
return 0;
|
||||
}
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||||
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||||
int f(void) {
|
||||
|
||||
int All = 1;
|
||||
printf("in %s All = %d\n", __func__, All);
|
||||
All += 2;
|
||||
printf("again in %s All = %d\n", __func__, All);
|
||||
|
||||
return All;
|
||||
}
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||||
```
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||||
输出：
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||||
```c
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in f All = 1
|
||||
again in f All = 3
|
||||
in f All = 1
|
||||
again in f All = 3
|
||||
in f All = 1
|
||||
again in f All = 3
|
||||
```
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||||
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||||
**使用static**：
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||||
```c
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||||
int f(void);
|
||||
|
||||
int main(void) {
|
||||
|
||||
f();
|
||||
f();
|
||||
f();
|
||||
|
||||
return 0;
|
||||
}
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||||
|
||||
int f(void) {
|
||||
|
||||
static int All = 1;//只添加 static
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||||
printf("in %s All = %d\n", __func__, All);
|
||||
All += 2;
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||||
printf("again in %s All = %d\n", __func__, All);
|
||||
|
||||
return All;
|
||||
}
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||||
```
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||||
输出：
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||||
```c
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||||
in f All = 1
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||||
again in f All = 3
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||||
in f All = 3
|
||||
again in f All = 5
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||||
in f All = 5
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||||
again in f All = 7
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||||
```
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||||
**看看地址**
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```c
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||||
int f(void);
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||||
|
||||
int gAll = 12;
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||||
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||||
int main(void) {
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||||
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||||
printf("1 st\n");
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||||
f();
|
||||
printf("2 nd\n");
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||||
f();
|
||||
|
||||
return 0;
|
||||
}
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||||
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||||
int f(void) {
|
||||
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||||
int a = 0;
|
||||
int b = 0;
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||||
static int All = 1;
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||||
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||||
printf("&All : %p\n", &All);
|
||||
printf("&gAll: %p\n", &gAll);
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||||
printf("&a : %p\n", &a);
|
||||
printf("&b : %p\n", &b);
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||||
|
||||
return All;
|
||||
}
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||||
```
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||||
输出：
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||||
```c
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||||
1 st
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||||
&All : 00007FF6A9ECC054
|
||||
&gAll: 00007FF6A9ECC050
|
||||
&a : 000000E8815CF8B4
|
||||
&b : 000000E8815CF8D4
|
||||
2 nd
|
||||
&All : 00007FF6A9ECC054
|
||||
&gAll: 00007FF6A9ECC050
|
||||
&a : 000000E8815CF8B4
|
||||
&b : 000000E8815CF8D4
|
||||
```
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||||
全局变量 gAll 与 静态局部变量 All 在内存中相邻
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||||
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||||
**总结**
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||||
- 静态本地变量实际上是特殊的全局变量
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- 它们位于相同的内存区域
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||||
- 静态本地变量具有全局的生存期，函数内的局部作用域
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#### 返回指针的函数
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请同学们先看一下下面这个程序：
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```c
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int* f(void);
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void g(void);
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int main(void) {
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||||
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||||
int* p = f();
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||||
printf("*p = %d\n", *p);
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||||
g();
|
||||
printf("*p = %d\n", *p);
|
||||
|
||||
return 0;
|
||||
}
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||||
|
||||
int* f(void) {
|
||||
|
||||
int i = 12;
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||||
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||||
return &i;
|
||||
}
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||||
void g(void) {
|
||||
|
||||
int k = 24;
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||||
printf("k = %d\n", k);
|
||||
|
||||
return k;
|
||||
}
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||||
```
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||||
输出：
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```c
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||||
*p = 12
|
||||
k = 24
|
||||
*p = 24
|
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```
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||||
**i 和 k 的内存其实是同一块空间**
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**总结**
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- 返回 **本地变量** 的地址是危险的
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- 返回 **全局变量** 或 **静态局部变量** 的地址是安全的
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- 返回函数内 malloc 的内存是安全的，但是容易造成问题
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||||
- 最好的做法是**返回传入的指针**
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说了这么多，总结一句话
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###### 尽量避免使用 全局变量 和 静态本地变量
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为什么这里就不深讲了，有兴趣的朋友可以下来自己查查。
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***
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### 编译预处理 与 宏
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#### 编译预处理指令
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- `#` 开头的是编译预处理指令
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- 它们不是 C语言的一部分，但是 C语言离不开他们
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||||
- `#define` 用来定义一个宏
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||||
#### define 关键字
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回想我们刚学 double 的时候，是不是计算过圆的面积。当时我们可能是这样写的：
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||||
```c
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||||
#include<stdio.h>
|
||||
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||||
const double PI = 3.14159;
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||||
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||||
int main(void) {
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||||
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||||
printf("%f\n", 2 * PI * 3.0);
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
```
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||||
现在我们用 宏 就不需要用 const 修饰的全局变量了，我们也说过，全局变量最好不用。
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||||
```c
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||||
#include<stdio.h>
|
||||
|
||||
#define PI 3.14159
|
||||
//注意：不写分号 不写等于号
|
||||
|
||||
int main(void) {
|
||||
|
||||
printf("%f\n", 2 * PI * 3.0);
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
```
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||||
现在，我们打开我们的虚拟机，进入 Linux 系统。
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现在多出来了 4 个文件，蓝色的是文件夹，我们不去管它，绿色的是可执行文件，类似 windows 的 .exe 文件
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现在我们主要关注这 3 个中间文件
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一个 c文件编译的过程文件变化是这样的：
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>`.c `（处理编译预处理指令）-> `.i `（产生汇编代码）-> `.s`（汇编生成目标文件） -> `.o`（链接等） -> `a.out `
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>
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可以看到 .i 文件时很大
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**我们发现程序中的宏 PI 被换成了它所表示的 数字**
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这种替换是**简单的文本替换**，我们再试试其他的替换方式：
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我们再试试这样，定义宏的时候 不带双引号：
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因此可知，**被 `" "`扩起来的字符串 宏 是不会替换的**
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###### 总结
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- 格式： `#define <名字> <值>`
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- 注意结尾没有分号，因为不是 C 的语句
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- 名字必须是一个单词，值可以是任何（注意字符串替换定义时需要带引号）
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||||
- 在 **C语言的编译器开始编译之前**，编译预处理程序（cpp）会把程序中的宏的名字替换为值
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- linux/unix
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- 编译并保留中间文件指令：`gcc --save-temps`
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- 查看文件结尾：`tail`
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###### 宏
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- 如果在一个宏的值中有其他宏的名字，这些宏也是会被替换的
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- 如果一个宏的值超过一行，最后一行之前的行末需要加 \
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||||
- 宏的值后面出现的注释不会被当作宏的值的一部分
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||||
###### 没有值的宏
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- `#define _DEBUG`
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||||
- ` #define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS` 用 VS 的应该都知道这个吧，加上这个你就可以直接用`scanf`而不是`scanf_s`了
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||||
>这类宏是用来做条件编译的，后面有其他编译预处理指令来检查这个宏是否已经被定义过了。
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||||
>比如有这个宏执行这部分代码，没有则执行另外一部分
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###### 预定义的宏
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- `__LINE__`
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- `__FILE__`
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- `__DATE__`
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- `__TIME__`
|
||||
- `__STDC__`
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||||
我们来试着用一下：
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||||
```c
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||||
int main(void) {
|
||||
|
||||
printf("%s : %d\n", __FILE__, __LINE__);
|
||||
printf("%s %s\n", __DATE__, __TIME__);
|
||||
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
```
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||||
输出：
|
||||
```c
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||||
D:\vscode\练习\12-31\Project1\oj.c : 174
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||||
Feb 11 2020 04:12:57
|
||||
```
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||||
值得注意的是，`__LINE__`表示的是它自己所在的行数
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||||
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||||
你们在熟睡，而我还在给你们写教学，关注我/点个赞/转发 不过分吧~
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||||
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||||
#### 带参数的宏
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||||
- `#define cube(x) ( (x) * (x) * (x) )`
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例如：
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```c
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||||
#define cube(x) ((x) * (x) * (x))
|
||||
|
||||
int main(void) {
|
||||
|
||||
printf("%d\n", cube(5));
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
输出：
|
||||
```c
|
||||
125
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||||
```
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||||
**容易犯的错误**
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||||
一下这两种写法在程序中会不会有问题？
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||||
- `#define ERROR(1x) (x * 57)`
|
||||
- `#define ERROR2(x) (x) * 57`
|
||||
|
||||
思考一下这个程序会的到你想要的结果吗？
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||||
```c
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||||
#define ERROR1(x) (x * 57)
|
||||
#define ERROR2(x) (x) * 57
|
||||
|
||||
int main(void) {
|
||||
|
||||
printf("%d\n", ERROR(1 + 2));
|
||||
printf("%d\n", 300 / ERROR(1));
|
||||
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
输出：
|
||||
```c
|
||||
115
|
||||
17100
|
||||
```
|
||||
为什么会这样呢？我们不妨来看一下，`.i`文件内部：
|
||||
|
||||
|
||||
**定义带参数的宏的原则**
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||||
- 一切都要有括号
|
||||
- 整个值有括号
|
||||
- 每个参数都有括号
|
||||
|
||||
所以，上面错误的例子的正确的写法就是：
|
||||
`#define ERROR ( (x) * 57 )`
|
||||
|
||||
**带参数的宏的更多用法**：
|
||||
- `#define MIN(a, b) ((a) > (b) ? (b) : (a))`
|
||||
|
||||
**定义宏切记不要加分号**
|
||||
|
||||
错误示范：
|
||||
```c
|
||||
#define PRETTY_PRINT(msg) printf(msg);
|
||||
|
||||
int main(void) {
|
||||
|
||||
int n = 0;
|
||||
|
||||
printf("Input an number\n");
|
||||
scanf("%d", &n);
|
||||
|
||||
if (n < 10)
|
||||
PRETTY_PRINT("less than 10\n");
|
||||
else
|
||||
PRETTY_PRINT("more than 10\n");
|
||||
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
```
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||||
VS 会报错 ：没有匹配 if 的非法 else，为什么呢？
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||||
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||||
因为如果你在宏后面加了 `;`,你又在 if 内的语句后加了`;`
|
||||
这样在`.i`的阶段，if 后的语句有了两个 `;`,即：
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||||
`PRETTY_PRINT("less than 10\n");;`
|
||||
第二个`;`表示 一个空语句，这样 else 前面就没有对象可以匹配了
|
||||
|
||||
###### 总结
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||||
- **#开头的预处理指令并不是 C语言独有的内容**
|
||||
- **宏的参数时没有类型的**
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||||
- 大型程序中宏的使用很常见
|
||||
- 宏可以很复杂，可以产生函数
|
||||
- 使用运算符 `#` 和 `##`
|
||||
- 部分宏会被 `inline`函数取代
|
||||
- 中西方差异（国人少用）
|
||||
|
||||
***
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||||
Quiz：
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||||
请看下面的代码片段，判断这段程序会输出什么？
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||||
```c
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||||
#define TOUPPER(c) ('a' <= (c) && (c) <= 'z' ? (c) - 'a' + 'A' : (c))
|
||||
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||||
int i = 0;
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||||
char s[1000];
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||||
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||||
strcpy(s, "abcd");
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||||
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||||
putchar(TOUPPER(s[++i]));
|
||||
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||||
```
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||||
A: B
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||||
B: C
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||||
C: D
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||||
D: E
|
||||
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||||
*这道题是需要都脑子的呦!*
|
||||
公众号后台回复：**0211 1** 查看答案和解析
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||||
***
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||||
### 大程序结构
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||||
#### 多个源代码文件
|
||||
###### 多个源文件`.c`
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||||
**引入**
|
||||
回想我们学习的过程，开始是 main（）里的代码太长了，我们学习了函数，将其分开
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||||
现在如果 一个源文件太长了，我们就可以将其分成几个源文件
|
||||
|
||||
**怎么让多个源文件联系起来？**
|
||||
在编译器上创建一个项目，将你想操作的 .c 文件放到同一个项目中
|
||||
|
||||
#### 头文件 `.h`
|
||||
###### **`" " ` 还是 `< >` ?**
|
||||
- `#include`有两种形式来指出要插入的文件
|
||||
- `" "`要求编译器首先在当前目录（.c 文件所在目录）寻找这个文件；如果没有，再去编译器指定的目录寻找。**自己的头文件用**
|
||||
- `< >`让编译器只在指定位置寻找 **。系统的头文件用**
|
||||
- 编译器知道自己的标准库的头文件在哪里
|
||||
- 环境变量 和 编译器命令行参数也可以指定寻找头文件的目录
|
||||
|
||||
###### **`#include`的误区**
|
||||
- `#include`不是用来引入库的
|
||||
- `stdio.h ` 中只有函数的声明，函数的定义在其他的地方
|
||||
- C语言编译器默认会引入所有标准库
|
||||
- `#include<stdio.h>`的作用其实就是将 这个头文件的所有内容 插入到这个文件中来。目的是让编译器知道你使用的函数时所给的参数是否正确。（类似函数的声明）
|
||||
|
||||
**为什么不引用 `stdlib.h` 依然可以使用 `malloc ` ?**
|
||||
这时因为在你调用函数前没有声明函数（引入头文件），编译器回去猜测 参数 和 函数返回类型都为 `int`型
|
||||
恰好 `malloc` 的参数 `size_t` 是 `long int` ，返回值是个指针，也可以看作是 16进制的 整型。
|
||||
|
||||
*[为什么？可以参考我的另一篇文章，点击跳转](https://mp.weixin.qq.com/s/JEalmGOwNXp9IM0W7B7YJw
|
||||
)*
|
||||
|
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###### 头文件
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- 使用和定义函数的地方都应该包含这个头文件
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- 将 函数声明 全局变量 放入 `.h`文件
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###### 不对外公开的 函数&变量
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函数&全局变量前加上 `static`就使得这个 函数/变量 只能在当前文件中被使用
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### 声明
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###### extern
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当一个c 文件想调用另一个 c文件中定义的全局变量时
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需要在头文件中加上 `extern <类型> <变量名>` 来声明这个变量
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例如：
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```c
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<1.c>
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int gAll = 12;
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<2.c>
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printf("%d\n", gAll);
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<1.h>
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extern int gAll;
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```
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**声明不产生代码**
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###### 避免重复声明
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请看下例：
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```c
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<1.h>
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int a ;
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<2.h>
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#include"1.h"
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<3.h>
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#include"1.h"
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//相当于
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//int a
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#include"2.h"
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//相当于
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//#include"1.h"
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//相当于
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//int a ;
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//可以看到， int a 被重定义的
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```
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如何避免上述这种重定义情况？
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###### 条件编译和宏
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- 运用条件编译和宏，保证这个头文件在一个编译单元中只会被 include 一次
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- `#pragma once`也能起到相同作用，但不是所有的编译器都支持
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```c
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#ifdef _MAIN_H_//先看 这个宏是否定义过，是：继续 不是：跳过这个结构。跳过的意思是编译时将不再向 .i 文件中插入这段代码
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#define _MAIN_H_//没有定义，则定义
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#endif
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```
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这就是我们前面说的预定义的宏的一种使用方法。
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应用这种方法我们再看上例
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```c
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<1.h>
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#ifdef _FIRST_H_
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#define _FIRST_H_
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int a ;
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#endif
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<2.h>
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#include"1.h"
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<3.h>
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#include"1.h"
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//相当于：
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//#ifdef _FIRST_H
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//#define _FIRST_H
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//int a ;
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//#endif
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#include"2.h"
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//相当于：
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//#include"1.h"
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//这时，_FIRST_H 已经被定义，则跳过
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```
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***
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以上就是本次的内容，欢迎各位指出我的错误，谢谢！
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