预处理器指令的语言与 C 的语法弱相关是什么意思？答案

【问题标题】：What does it mean that the language of preprocessor directives is weakly related to the grammar of C?预处理器指令的语言与 C 的语法弱相关是什么意思？
【发布时间】：2017-07-27 07:49:09
【问题描述】：

Wikipedia article on the C Preprocessor 说：

预处理指令的语言与 C 的语法关系微弱，因此有时用于处理其他类型的文本文件。

预处理器的语言与 C 语法有何不同？有什么优势？ C 预处理器是否已用于其他语言/用途？

它可以用来区分内联函数和宏吗，因为内联函数具有普通 C 函数的语法，而宏使用的语法略有不同？

【问题讨论】：

它说它“仅弱相关”，这意味着它几乎没有相关性。
C 预处理器已用于其他目的。一个值得注意的是作为imake 系统的一部分，它与X-Windows 一起使用，但不包括X11R7.0。预处理器不能轻易地用于区分宏（它可以理解）和内联函数（它没有任何线索）。

标签： c c-preprocessor

【解决方案1】：

Wikipedia 文章并不是 C 编程语言的真正权威来源。 C preprocessor grammar 是 C 语法的一部分。然而，它与phrase structure grammar 完全不同，即这两个根本不相关，除了它们都理解输入由 C 语言标记组成，（尽管 C 预处理器具有 preprocessing numbers 的概念，这意味着某些东西如123_abc 是合法的预处理令牌，但它不是有效的标识符）。

在完成预处理之后，开始使用短语结构语法进行翻译之前（预处理器指令已经被移除，宏被扩展等等），

每个预处理标记都转换为一个标记。 (C11 5.1.1.2p1 item 7)

对任何其他语言使用 C 预处理器确实是滥用。原因是预处理器要求文件包含适当的 C 预处理标记。它不适用于任何其他语言。即使是 C++ 及其最近的扩展，例如 raw string literals，也无法通过 C 预处理器进行预处理！

这是cpp (GNU C preprocessor) manuals的摘录：

C 预处理器仅适用于 C、C++ 和 Objective-C 源代码。 过去曾被滥用为将军文本处理器。 它会阻塞不遵守 C 词法的输入规则。例如，撇号将被解释为字符常量，并导致错误。此外，你不能依赖它保留对输入不重要的特征 C 族语言。 如果对 Makefile 进行了预处理，则所有硬标签将被删除，Makefile 将不起作用。

【讨论】：

我曾经尝试在 Delphi（即 Pascal）源代码上使用 C 预处理器。效果不好，因为 Pascal 有 'strings' 而不是 "strings"。

【解决方案2】：

预处理器创建预处理标记，然后将其转换为 C 标记。

一般来说，转换是非常直接的，但并非总是如此。例如，如果您有一个条件预处理指令，其计算结果为 false，如

#if 0
   comments
#endif

然后在comments 中，您可以编写任何您想要的内容，它将在预处理令牌中进行转换，而这些令牌永远不会转换为 C 令牌，因此您可以像这样在 C 源文件中插入未注释的代码。

预处理器语言和 C 语言之间的唯一联系是许多标记的定义几乎相同，但并非总是如此。

例如，拥有像4MD 这样的预处理器编号（在ISO9899 标准中称为pp-numbers）是有效的，它们是有效的预处理器编号但不是有效的C 编号。使用 ## 运算符，您可以使用这些预处理数字获得有效的 C 标识符。例如

#define version 4A
#define name TEST_
#define VERSION(x, y) x##y
VERSION(name, version) <= this will be valid C identifier

预处理器的构想使其适用于任何语言以进行文本翻译，而不考虑 C。在 C 语言中，主要用于明确区分接口和实现。

【讨论】：

谢谢，我想不出一个预处理令牌不是 C 令牌的例子。最初它是以这种方式构思的，但至少从 ANSI-C 开始，情况并非如此。一个更正不过，在#if 0 中，里面的东西仍然必须是预处理令牌，所以你不能在那里写you can't。
@AnttiHaapala 你可以。来自非终结符preprocessing-token: 的 ISO9899（附件 A）的官方 Backus-Naur 表格的最后一个条目说：each non-white-space character that cannot be one of the above 换句话说，它存在一个预处理令牌pp-other，可以保留任何东西。我看到了非 C 代码插入到 C 文件中并且编译器不使用#if 0 处理的情况。
@alinsoar：但请参见第 6.4p3 节：“如果 ' 或 " 字符匹配最后一个类别，则行为未定义。”当然，gcc 抱怨（非致命的）@ 中的松散撇号987654330@ 部分。

【解决方案3】：

C 预处理器中的条件是有效的 C 表达式，因此预处理器和 C 语言本身之间的联系是密切的。

#define A (6)
#if A > 5
Here is a 6
#elif A < 0
# error
#endif

这扩展为无意义的 C，但可能是有意义的文本。

这是一个 6

虽然扩展的文本是无效的 C，但预处理器使用 C 的特性来扩展正确的条件行。 C 标准根据常量表达式定义了这一点：

来自C99 standard §6.6：

6.10.1 条件包含

表单的预处理指令

# if constant-expression new-line group opt

# elif constant-expression new-line group opt

检查控制常量表达式的计算结果是否为非零。

这里是常量表达式的定义

6.6 常量表达式

语法：
constant-expression:
   conditional-expression
说明常量表达式可以在翻译期间而不是运行时进行计算，因此可以在任何可能是常数的地方。

约束常量表达式不得包含赋值、递增、递减、函数调用或逗号运算符，除非它们包含在未计算的子表达式中。

每个常量表达式都应计算为一个常量，该常量位于其类型的可表示值范围。

鉴于上述情况，很明显预处理器需要有限形式的 C 语言表达式求值才能工作，因此需要了解 C 类型系统、语法和表达式语义。

【讨论】：