编辑“︁C 语言预定义宏”︁

{{Note|本条目将详细介绍C语言预处理器中的预定义宏，这些宏由编译器预先定义，无需用户声明即可直接使用。}}

== 简介 ==
'''预定义宏'''是C语言标准规定的一系列由编译器实现的特殊宏，它们在预处理阶段被自动展开，提供编译环境、日期时间等系统级信息。这些宏的名称通常以双下划线开头和结尾（如<code>__FILE__</code>），是调试和跨平台开发的重要工具。

== 标准预定义宏列表 ==
以下是C99/C11标准中必须实现的宏：

{| class="wikitable"
! 宏名称 !! 描述 !! 示例展开值
|-
| <code>__DATE__</code> || 编译日期（"Mmm dd yyyy"格式） || "Jun 15 2023"
|-
| <code>__TIME__</code> || 编译时间（"hh:mm:ss"格式） || "14:30:45"
|-
| <code>__FILE__</code> || 当前源文件名（字符串字面量） || "example.c"
|-
| <code>__LINE__</code> || 当前行号（整型字面量） || 42
|-
| <code>__STDC__</code> || 若编译器符合ANSI C标准则展开为1 || 1
|-
| <code>__STDC_VERSION__</code> || C标准版本（如199901L表示C99） || 201112L
|}

== 详细说明与示例 ==

=== 基础调试宏 ===
最常用的调试组合是<code>__FILE__</code>和<code>__LINE__</code>：

<syntaxhighlight lang="c">
#include <stdio.h>

int main() {
    printf("Debug: %s line %d\n", __FILE__, __LINE__);
    return 0;
}
</syntaxhighlight>

输出示例：
<pre>
Debug: test.c line 5
</pre>

=== 编译环境检测 ===
通过<code>__STDC__</code>系列宏可检测编译器合规性：

<syntaxhighlight lang="c">
#if __STDC_VERSION__ >= 201112L
    printf("Using C11 or later\n");
#elif __STDC_VERSION__ >= 199901L
    printf("Using C99\n");
#else
    printf("Using ANSI C (C89)\n");
#endif
</syntaxhighlight>

=== 特殊平台宏 ===
不同编译器会扩展额外的预定义宏（非标准）：

{| class="wikitable"
! 编译器 !! 示例宏 !! 用途
|-
| GCC/Clang || <code>__linux__</code> || Linux平台检测
|-
| MSVC || <code>_WIN32</code> || Windows平台检测
|-
| 通用 || <code>__cplusplus</code> || C++模式检测
|}

== 实际应用案例 ==

=== 调试日志系统 ===
<syntaxhighlight lang="c">
#define LOG(msg) \
    fprintf(stderr, "[%s %s] %s:%d - %s\n", \
            __DATE__, __TIME__, __FILE__, __LINE__, msg)

int main() {
    LOG("Memory allocation failed");
    return 0;
}
</syntaxhighlight>

输出示例：
<pre>
[Jun 15 2023 14:30:45] alloc.c:8 - Memory allocation failed
</pre>

=== 跨平台代码 ===
<syntaxhighlight lang="c">
#if defined(_WIN32)
    #include <windows.h>
    #define SLEEP(ms) Sleep(ms)
#elif defined(__unix__)
    #include <unistd.h>
    #define SLEEP(ms) usleep(ms * 1000)
#endif
</syntaxhighlight>

== 高级用法 ==

=== 构建版本标识 ===
结合多个宏生成唯一版本字符串：

<syntaxhighlight lang="c">
#define STRINGIFY(x) #x
#define BUILD_VERSION "v1.0-" STRINGIFY(__DATE__)

// 展开结果示例：v1.0-Jun_15_2023
</syntaxhighlight>

=== 条件编译优化 ===
使用<code>__GNUC__</code>检测GCC特性：

<syntaxhighlight lang="c">
#if __GNUC__ >= 5
    // 使用GCC5+的特性
    #define likely(x) __builtin_expect(!!(x), 1)
#else
    #define likely(x) (x)
#endif
</syntaxhighlight>

== 注意事项 ==
* 预定义宏的值在预处理阶段确定，运行时不会改变
* 避免重定义标准预定义宏（如<code>#define __LINE__ 100</code>），这是未定义行为
* 平台特定宏需要查阅编译器文档

== 可视化关系 ==
<mermaid>
graph TD
    A[预定义宏] --> B[标准宏]
    A --> C[编译器扩展宏]
    B --> D[__FILE__]
    B --> E[__LINE__]
    B --> F[__DATE__]
    C --> G[GCC的__linux__]
    C --> H[MSVC的_WIN32]
</mermaid>

== 数学表示 ==
在条件编译中，宏展开可视为函数：
<math>
f(x) = \begin{cases}
1 & \text{if } \_\_STDC\_\_ \text{ is defined} \\
0 & \text{otherwise}
\end{cases}
</math>

{{Warning|预定义宏的展开结果可能因编译器而异，重要场景应进行充分测试。}}

[[Category:编程语言]]
[[Category:C]]
[[Category:C 语言预处理器]]