CPP (preprocesor)

cpp ( C Preprocessor) jest preprocesorem dla języków C i C++. Odpowiada za wstępną obróbką kodu źródłowego zanim rozpocznie się właściwy proces kompilowania. Jest jednak dość prostym narzędziem i w żaden sposób nie rozpoznaje składni języka przetwarzanego programu.

Opis działania

Dyrektywy preprocesora mogą występować w ogólności w dowolnym miejscu programu, a rozróżnienie ich reszty kodu źródłowego dokonywane jest poprzez poprzedzenie ich znakiem hash # .

Do najważniejszych dyrektyw należą:

• #include … - dyrektywa włączająca tekst innego pliku źródłowego w miejscu jej wystąpienia w pliku podlegającym aktualnie przetwarzaniu, przy czym możliwe jest zagłębione występowanie dyrektywy include,
• #define … - definiuje stałe i makroinstrukcje (pseudofunkcje)
• #undef … - usuwa definicje stałej lub makra
• #if … - dyrektywy kompilacji warunkowej
• #elif … - działa podobnie jak else if w języku C
• #endif … - oznacza koniec bloku kompilacji warunkowej
• #ifdef … - znaczy to samo co #if defined(…)
• #ifndef … - znaczy to samo co #if !defined(…)
• #error … - generuje błąd wraz z opisem

Dyrektywy preprocesora pozwalają na ukrywanie różnic między różnymi architekturami procesorów, systemami operacyjnymi, kompilatorami a nawet samymi standardami języka. Popularnym zastosowaniem jest też tworzenie uniwersalnych nagłówków dla bibliotek C, które mogą być wstawione bezpośrednio do kodu C i C++. W przypadku tego pierwszego preprocesor wytnie konstrukcję extern.

#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
 
/* Definicje */
 
#ifdef __cplusplus
}
#endif

Innym zastosowaniem jest zabezpieczenie plików nagłówkowych przed wielokrotnym dołączaniem do tego samego projektu. Jeżeli treść pliku nagłówkowego nazwa.h obejmie się instrukcjami:

#ifndef _NAZWA_H_ /* (1) */
#define _NAZWA_H_ /* (2) */
 
/* Definicje */
 
#endif /* (3) */

to przy pierwszej próbie dołączenia pliku, kompilator najpierw sprawdzi, czy zdefiniowano stałą _NAZWA_H_ (może ona mieć dowolną nazwę, ten sposób jest jednak dobrym zwyczajem promowanym przez programistów) (1) - jeżeli nie, zostanie ona zdefiniowana (2) i do programu zostanie dołączona treść między (2) i (3), oznaczający koniec części dodawanej tylko przy spełnieniu warunku (1).

Niektóre kompilatory obsługują także następującą konstrukcję:

#pragma once

Zapobiega ona ponownemu załączeniu treści całego pliku, w którym została użyta. Metoda ta jednak nie ma oparcia w oficjalnym standardzie. Podobnie, jak wszystkie użycia dyrektywy #pragma, jej ewentualna obsługa jest rozszerzeniem wprowadzonym przez dany kompilator i nie jest przenośna pomiędzy różnymi narzędziami.

Zastosowanie w C++

Brak rozpoznawania składni języka przez preprocesor jest potencjalnym źródłem wielu błędów programistycznych. Z tego powodu w języku C++ dodano wiele elementów mających na celu jego zastąpienie. Część tych rozwiązań została też zaimplementowana w C.

Są to między innymi:

• Deklaracje stałych (poprzez słowo kluczowe języka const zamiast dyrektywy preprocesora #define) (również w C):

const int foo = 5;

• Funkcje rozwijane (inline) zamiast makr (również w C):

inline int abs(int x) {
  if(x > 0)
    return x;
  else
    return -x;
}

• Szablony (tylko C++):

template < class T >
void swap(T &x, T &y) {
  T tmp = x;
  x = y;
  y = tmp;
}

• Instrukcje warunkowe zamiast kompilacji warunkowej (również w C):

  if(1 == 1) printf("1");

Nadal jednak konieczne jest użycie preprocesora do włączania nagłówków bibliotek.