معالج مسبق للغة C

يتم التعرف على الرموز التالية بواسطة المعالج المسبق في سياق توجيهات المعالج المسبق.

حتى C++26 ، كانت الكلمات الرئيسية C++ import، exportو ، moduleيتم التعامل معها جزئيًا بواسطة المعالج المسبق أيضًا.

تقبل لغة البرمجة هاسكل أيضًا توجيهات المعالج المسبق للغة سي، والتي يتم استدعاؤها بكتابة الأمر {-# LANGUAGE CPP #-}في بداية الملف. وتتوافق توجيهات المعالج المسبق المقبولة مع تلك الموجودة في لغتي سي/سي++ القياسيتين.

على الرغم من أن C# و F# ^{[ 4 ]} و Visual J# لا تحتوي على معالج مسبق منفصل، إلا أن هذه التوجيهات تتم معالجتها كما لو كان هناك واحد.

لا تستخدم لغة C# معالجًا مسبقًا للتعامل مع هذه التوجيهات، وبالتالي لا يتم التعامل معها أو إزالتها بواسطة معالج مسبق، بل تتم قراءتها مباشرة بواسطة مترجم C# كميزة من ميزات اللغة.

يتم التعرف على الرموز التالية بواسطة المعالج المسبق في سياق توجيهات المعالج المسبق.

تُكتشف الرموز التالية، والتي تُسمى "توجيهات المُترجم"، بواسطة المُترجم. وهي ليست مُطابقة تمامًا لتوجيهات مُعالج لغة C المُسبقة، ولكنها تتشابه معها في البنية والتركيب.

يوجد توجيهان في معالج C المسبق لإدراج محتويات الملفات:

• #include، تُستخدم لإدراج محتويات ملف بشكل مباشر في مكانه (عادةً ما يحتوي على نوع من التعليمات البرمجية)
• #embed، تُستخدم لإدراج أو تضمين محتويات مورد ثنائي مباشرةً في مكانه

#include <stdio.h>int main ( void ) { printf ( "Hello, World! \n " ); return 0 ; }

constexpr char ICON_DISPLAY_DATA [] = { #embed "art.png" };// حدد أي نوع يمكن تهيئته من خلال تعبيرات الثوابت العددية الصحيحة constexpr char RESET_BLOB [] = { #embed "data.bin" };// تعمل السمات بنفس الكفاءة alignas ( 8 ) constexpr char ALIGNED_DATA_STRING [] = { #embed "attributes.xml" };int main () { return #embed </dev/urandom> limit(1) ; }

يدعم التجميع الشرطي عبر توجيهات if-else الأساسية #if، #elseو، #elifو، #endifو، بالإضافة إلى توجيهات الاختصار #ifdefو #ifndef، التي تُمثل #if defined(...)و #if !defined(...)على التوالي. في مثال الكود التالي، printf()يتم تضمين الاستدعاء للتجميع فقط إذا VERBOSEتم تعريف .

#ifdef VERBOSE printf ( "رسالة التتبع" ); #endif

يوضح ما يلي منطقًا أكثر تعقيدًا:

#if !(defined __LP64__ || defined __LLP64__) || defined _WIN32 && !defined _WIN64 // كود لنظام 32 بت #else // كود لنظام 64 بت #endif

يمكن إزالة تعريف الماكرو من سياق المعالج المسبق #undefبحيث لا تتوسع أي إشارة لاحقة إلى رمز الماكرو. على سبيل المثال:

#حدد القيمة 15// قم بأشياء باستخدام القيمة...#undef VALUE // لم يعد الرمز المميز 'VALUE' يتوسع من هنا...

يُوفّر المُعالج المُسبق بعض تعريفات الماكرو تلقائيًا. يُحدّد معيار لغة C أن __FILE__يُوسّع إلى اسم الملف الذي تتم معالجته، __LINE__ويُوسّع إلى رقم السطر الذي يحتوي على التوجيه. يقوم الماكرو التالي، DEBUGPRINT، بتنسيق وطباعة رسالة تتضمن اسم الملف ورقم السطر.

#define DEBUGPRINT(_fmt, ...) printf("[%s:%d]: " _fmt, __FILE__, __LINE__, __VA_ARGS__)

بالنسبة لرمز المثال أدناه الموجود في السطر 30 من الملف util.c وللعد 123، يكون الناتج كالتالي: .[util.c:30]: count=123

DEBUGPRINT ( "count=%d \n " , count );

حدد معيار C الأول أن __STDC__قيمة `true` تتوسع إلى "1" إذا كان التنفيذ متوافقًا مع معيار ISO، وإلى "0" خلاف ذلك، وأن قيمة `false` __STDC_VERSION__تتوسع إلى قيمة عددية تحدد إصدار المعيار الذي يدعمه التنفيذ. تدعم مُجمِّعات C++ القياسية هذه __cplusplusالماكرو. يجب على المُجمِّعات التي تعمل في الوضع غير القياسي عدم تعيين هذه الماكرو، أو تعريف ماكرو أخرى للإشارة إلى الاختلافات.

تتضمن وحدات الماكرو القياسية الأخرى __DATE__التاريخ الحالي، والوقت __TIME__الحالي.

أضاف الإصدار الثاني من معيار C، C99 ، دعمًا لـ __func__، والذي يحتوي على اسم تعريف الدالة الذي يحتوي عليه، ولكن نظرًا لأن المعالج المسبق مستقل عن قواعد لغة C، فيجب القيام بذلك في المترجم نفسه باستخدام متغير محلي للدالة.

يُعرف أحد أنماط استخدام معالج C المسبق، والذي لا يحظى بشهرة واسعة، باسم وحدات الماكرو X. ^{[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]} وحدة الماكرو X هي ملف رأس . عادةً ما تستخدم هذه الملفات الامتداد .def بدلاً من الامتداد التقليدي .h . يحتوي هذا الملف على قائمة باستدعاءات ماكرو متشابهة، والتي يمكن الإشارة إليها باسم "وحدات الماكرو المكونة". ثم تتم الإشارة إلى ملف التضمين بشكل متكرر.

تُعرّف العديد من المترجمات وحدات ماكرو إضافية غير قياسية. ومن المراجع الشائعة لهذه الوحدات مشروع Pre-defined C/C++ Compiler Macros ، الذي يسرد "وحدات ماكرو مُعرّفة مسبقًا للمترجم يمكن استخدامها لتحديد المعايير والمترجمات وأنظمة التشغيل وبنى الأجهزة وحتى مكتبات وقت التشغيل الأساسية في وقت الترجمة".

تُعرّف معظم المترجمات التي تستهدف نظام التشغيل مايكروسوفت ويندوز الماكرو _WIN32. ^{[ 12 ]} يسمح هذا بتجميع التعليمات البرمجية، بما في ذلك أوامر المعالج المسبق، فقط عند استهداف أنظمة ويندوز. تُعرّف بعض المترجمات الماكرو WIN32بدلاً من ذلك. بالنسبة لهذه المترجمات التي لا تُعرّف _WIN32الماكرو ضمنيًا، يمكن تحديده في سطر أوامر المترجم باستخدام -D_WIN32.

#ifdef __unix__ // عادةً ما يتم تعريف __unix__ بواسطة المترجمات التي تستهدف أنظمة يونكس #include <unistd.h> #elifdef _WIN32 // عادةً ما يتم تعريف _WIN32 بواسطة المترجمات التي تستهدف أنظمة ويندوز 32 أو 64 بت #include <windows.h> #endif#ifdef __linux__ #define CURRENT_PLATFORM "Linux" #elifdef __APPLE__ #define CURRENT_PLATFORM "Apple" #elifdef _WIN32 #define CURRENT_PLATFORM "Windows" #else #define CURRENT_PLATFORM "Other" #endif

يختبر مثال الكود ما إذا كان هناك تعريف لماكرو . إذا كان موجودًا، يتم تضمين __unix__الملف . وإلا، فإنه يختبر ما إذا كان هناك تعريف لماكرو آخر. إذا كان موجودًا، يتم تضمين الملف أيضًا. وبالمثل، اعتمادًا على نوع الماكرو المُعرَّف، يتم تعريفه كسلسلة نصية تحتوي على اسم منصة النظام.<unistd.h>_WIN32<windows.h>CURRENT_PLATFORM

يمكن ضبط قيم وحدات الماكرو المُعرّفة مسبقًا __FILE__لسطر __LINE__لاحق عبر #lineالتوجيه. في الكود أدناه، __LINE__يتم توسيعها إلى 314 وإلى __FILE__" pi.c ".

#line 314 "pi.c" printf ( "line=%d file=%s \n " , __LINE__ , __FILE__ );

يستطيع المعالج المسبق تفسير المعاملات وتقييم التعبيرات الأساسية جدًا، مثل الثوابت العددية، والمعاملات الحسابية، ومعاملات المقارنة، والمعاملات المنطقية، وعمليات البت، ومعامل التحويل، definedومعامل #تحويل السلسلة. وهذا يسمح للمعالج المسبق بإجراء عمليات تقييم مثل:

// إذا كانت قيمة X تساوي 10، فإن المعالج المسبق يرى #if 10 == 10 #if X == 10

#إذا تم تعريف (MY_MACRO) #إذا تم تعريف MY_MACRO

تعريف STR(s)

# تعريف XSTR(s) STR(s) # تعريف STR(s) #s # تعريف FOO 4

#define GETTER(type, method, name) \  type get##method() const noexcept { \  return this->name; \  }#define SETTER(type, method, name) \  void set##method(type value) noexcept { \  this->name = value; \  }باستخدام std :: string ;class Student { private : string name ; int age ; double gpa ; public : // constructors...دالة جلب ( سلسلة نصية ، الاسم ، الاسم ) دالة تعيين ( سلسلة نصية ، الاسم ، الاسم ) دالة جلب ( عدد صحيح ، العمر ، العمر ) دالة تعيين ( عدد صحيح ، العمر ، العمر ) دالة جلب ( عدد عشري ، المعدل التراكمي ، المعدل التراكمي ) دالة تعيين ( عدد عشري ، المعدل التراكمي ، المعدل التراكمي )// المزيد من الطرق... };

يمكن إيقاف المعالجة عبر #errorالتوجيه. على سبيل المثال:

#if RUBY_VERSION == 190 #error إصدار Ruby 1.9.0 غير مدعوم #endif

ابتداءً من C23 ^{[ 14 ]} و C++23 [ ^{15 ] ،} تم توفير توجيه تحذيري #warningلطباعة رسالة دون إيقاف البرنامج. من الاستخدامات الشائعة لهذا التوجيه التحذير من استخدام وظائف مهملة . على سبيل المثال:

قبل إصداري C23 وC++23، كان هذا التوجيه موجودًا في العديد من المترجمات كميزة غير قياسية، مثل مترجمات لغة C من GNU وIntel وMicrosoft وIBM. ولأنه كان غير قياسي، فقد اتخذ ماكرو التحذير أشكالًا مختلفة.

// تحذير من جنو، إنتل، وآي بي إم : "لا تستخدم ABC، فهو برنامج قديم. استخدم XYZ بدلاً منه."// Microsoft #pragma message("لا تستخدم ABC، فقد تم إيقاف استخدامها. استخدم XYZ بدلاً منها.")

تُعرّف هذه #pragmaالتوجيهات في اللغات القياسية، ولكن مع متطلبات قليلة أو معدومة للصياغة بعد اسمها، مما يتيح للمترجمات حرية تحديد الصياغة اللاحقة والسلوك المرتبط بها. على سبيل المثال، يُستخدم التوجيه غالبًا للسماح بكتم رسائل الخطأ، وإدارة تصحيح أخطاء الذاكرة الديناميكية (الكومة) ومكدس الذاكرة، وما إلى ذلك.

قدّمت لغة C99 بعض التوجيهات القياسية، التي تأخذ الشكل #pragma STDC ...، والتي تُستخدم للتحكم في تنفيذ الفاصلة العائمة. _Pragma(...)كما أُضيف الشكل البديل الشبيه بالماكرو.

يُعدّ استخدام #pragma once أحد أكثر استخدامات هذا #pragmaالتوجيه شيوعًا ، حيث يعمل بنفس طريقة حماية #include ، مُختصرًا في توجيه واحد يُوضع في بداية الملف. ورغم كونه غير قياسي، إلا أنه مدعوم من قِبل معظم المُترجمات.

العديد من التطبيقات لا تدعم الرسوم البيانية الثلاثية أو لا تستبدلها افتراضياً.

وفرت بعض معالجات يونكس المسبقة ميزة التأكيد - والتي لا تشبه تأكيدات المكتبة القياسية إلا قليلاً. ^{[ 16 ]}

يوفر GCC #include_nextإمكانية ربط رؤوس الملفات التي تحمل نفس الاسم. ^{[ 17 ]}

على سبيل المثال، إذا تم استبدال الملف <stdio.h>، فإن محاولة تضمين المكتبة القياسية <stdio.h>ستؤدي إلى تكرار لا نهائي للتضمين عند استخدام #include، حيث سيتم إعادة تضمين نفسها. #include_nextيحل هذا المشكلة عن طريق تضمين الملف التالي <stdio.h>الذي تم العثور عليه.

// override_stdio/stdio.h #ifndef MY_STDIO_H #define MY_STDIO_H// تجاوزات مخصصة #define printf(...) my_custom_printf(__VA_ARGS__)// تضمين ملف stdio.h التالي في مسار البحث #include_next <stdio.h> #endif

على عكس لغتي C و C++، تتضمن لغة Objective-C #importتوجيهًا مشابهًا لتوجيه #includeتضمين الملفات، ولكنه يؤدي إلى تضمين الملف مرة واحدة فقط ، مما يلغي الحاجة إلى استخدام حواجز التضمين #pragma once. وهو جزء أساسي من لغة Objective-C.

#import <Foundation/Foundation.h> #import "MyClass.h"

في مايكروسوفت فيجوال سي++ (MSVC)، يوجد أيضًا #importتوجيه للمعالجة المسبقة، يُستخدم لاستيراد مكتبات الأنواع. ^{[ 18 ]} وهو توجيه غير قياسي.

#import "C:\\Program Files\\Common Files\\System\\ado\\msado15.dll" no_namespace rename("EOF", "ADOEOF")

لا ينبغي الخلط بين هذه الكلمات والكلمة المفتاحية C++ import، والتي تستخدم لاستيراد وحدات C++ (منذ C++20 )، وليست توجيهًا للمعالج المسبق.

يُعدّ التوجيه الفارغ، الذي يتكون من #الحرف فقط، وحده على سطر واحد، توجيهًا غير قياسي في Microsoft Visual C++. وليس له أي تأثير. ^{[ 19 ]}

تُستخدم هذه #nullableالخاصية في لغة C# لتمكين أنواع المراجع القابلة للتصفير وتعطيلها. لتمكينها، استخدم `<T>` #nullable enable، ولتعطيلها، استخدم #nullable disable`<T>`.

# تمكين قابل للتصفيرstring? name = null ; // صحيح string fullName = null ; // تحذير: احتمال تعيين قيمة فارغةتعطيل قابل للتصفيرstring test = null ; // لا يوجد تحذير

هذا التوجيه غير موجود في لغة C/C++.

تُستخدم التوجيهات #region`--` و` #endregion--` في لغة C# لتوسيع/طي أجزاء من التعليمات البرمجية في بيئات التطوير المتكاملة (IDEs)، ولا تؤثر على عملية تجميع البرنامج الفعلية. يُستخدم هذا التوجيه بشكل أساسي لتنظيم التعليمات البرمجية وتحسين قابليتها للقراءة.

باستخدام النظام ؛طرق مساعدة المنطقةvoid Log ( string message ) { Console . WriteLine ( message ); }منطقة الإيداع

على الرغم من أن هذا التوجيه غير موجود في لغة C/C++، إلا أن MSVC وVisual Studio يحتويان عليه #pragma region. #pragma endregion[ ^{20 ] وبالتالي} ، سيكون كود C++ المكافئ كما يلي:

باستخدام std :: string_view ؛#pragma region طرق مساعدةvoid log ( string_view message ) { std :: println ( message ); }منطقة نهاية براغما الجديدة

تحتوي لغة C++/CLI#using على التوجيه، الذي يُستخدم لاستيراد البيانات الوصفية إلى برنامج من ملف لغة وسيطة من مايكروسوفت (مثل ملف .dll ). ^{[ 21 ]}

# باستخدام < MyComponent.dll > باستخدام " AssemblyA.dll " باستخدام " AssemblyB.dll "​​باستخدام مساحة الاسم System ؛public ref class B { public void Test ( A a ) { // ... } };int main ( array < String ^>^ args ) { A a ; B b ; B . Test ( a ); }

يُعد استبدال النصوص ذا مخاطر عالية نسبياً للتسبب في أخطاء برمجية مقارنةً ببنى البرمجة الأخرى. ^{[ 25 ] [ 26 ]}

على وجه الخصوص، تفتقر وحدات المعالجة المسبقة للغة C إلى الوعي النحوي وتفشل في الحفاظ على البنية المعجمية، على عكس وحدات المعالجة النحوية الموجودة في لغات مثل Lisp أو Scala ^{[ 27 ]} أو Rust ^{[ 28 ]} .

#define MAX(a, b) (((a) > (b)) ? (a) : (b))

#define DOUBLE(x) 2 * x

#define DOUBLE(x) (2 * (x))

معالج C المسبق ليس كاملاً من حيث قدرة تورينج ، ولكنه يقترب من ذلك. يمكن تحديد العمليات الحسابية التكرارية، ولكن بحد أقصى ثابت لمقدار التكرار المُنفَّذ. ^{[ 29 ]} ومع ذلك، فإن معالج C المسبق ليس مصممًا ليكون لغة برمجة عامة الأغراض، ولا يؤدي أداءً جيدًا كلغة برمجة عامة الأغراض. نظرًا لأن معالج C المسبق لا يمتلك ميزات بعض المعالجات المسبقة الأخرى، مثل وحدات الماكرو التكرارية، والتوسيع الانتقائي وفقًا للاقتباس، وتقييم السلاسل النصية في الشروط، فإنه محدود للغاية مقارنةً بمعالج ماكرو أكثر عمومية مثل m4 .

لفترة طويلة، كان استخدام ماكرو المعالج المسبق هو الطريقة المُفضلة لتعريف قيمة ثابتة. وكان البديل دائمًا هو تعريف متغير، لكن ذلك يؤدي إلى استهلاك ذاكرة وقت التشغيل. يسمح constتركيب لغوي أحدث (منذ C++11 وC23) بتعريف قيمة ثابتة في وقت الترجمة لا تستهلك ذاكرة وقت التشغيل. ^{[ 30 ]}constexpr

// مع المعالج المسبق: #define MAX_NUMBER_OF_RETRIES 3 #define EARTH_GRAVITATIONAL_ACCELERATION 9.8// باستخدام constexpr: constexpr int MAX_NUMBER_OF_RETRIES = 3 ; constexpr double EARTH_GRAVITATIONAL_ACCELERATION = 9.8 ;

لفترة طويلة، كان استخدام الماكرو الشبيه بالدالة هو الطريقة الوحيدة لتعريف سلوك شبيه بالدالة دون زيادة في تكلفة استدعاء الدالة أثناء التشغيل. وبفضل inlineالكلمة المفتاحية والمترجمات المُحسِّنة التي تُضمِّن الكود تلقائيًا، يُمكن استدعاء بعض الدوال دون زيادة في تكلفة الاستدعاء.

// مع المعالج المسبق: #define MAX(a, b) ((a) > (b) ? (a) : (b))// مع تضمين: inline constexpr auto max ( auto a , auto b ) noexcept { return ( a > b ) ? a : b ; }

يُقيّد توجيه التضمين بنية الكود، إذ يسمح فقط بتضمين محتوى ملف واحد في ملف آخر. تدعم اللغات الحديثة مفهوم الوحدات النمطية التي تحتوي على رموز عامة تستوردها الوحدات النمطية الأخرى ، بدلاً من تضمين محتوى الملفات. يرى الكثيرون أن الكود الناتج يتميز بتقليل الشيفرة النمطية وسهولة الصيانة، حيث يوجد ملف واحد فقط لكل وحدة نمطية، بدلاً من ملف رأس وجسم. أضافت لغة C++20 وحدات نمطية ، وعبارة importلا تتم معالجتها مسبقًا. ^{[ 31 ] [ 32 ]} تُترجم الوحدات النمطية في C++ وتُربط بشكل أسرع من ملفات الرأس التقليدية، ^{[ 33 ]} وتُغني عن الحاجة إلى حراس #include أو #pragma once . حتى C++26، كانت الكلمات المفتاحية تُعالج جزئيًا بواسطة المعالج المسبق.importexportmodule

// مع تضمين: #include "wikipedia/examples/utils.h"// مع الاستيراد: استيراد ويكيبيديا . أمثلة . أدوات ؛

بالنسبة لقواعد البيانات البرمجية التي لا يمكن نقلها إلى الوحدات النمطية مباشرةً، توفر لغة C++ ميزة "وحدات الرأس"، التي تسمح باستيراد ملفات الرأس بنفس طريقة استيراد الوحدات النمطية. على عكس الوحدات النمطية، يمكن لوحدات الرأس إصدار وحدات ماكرو، مما يقلل من التداخل أثناء عملية النقل. صُممت وحدات الرأس لتكون حلاً انتقالياً قبل الانتقال الكامل إلى الوحدات النمطية. ^{[ 34 ]} على سبيل المثال، يمكن كتابة `header` بدلاً من `header` ، أو ` header` بدلاً من `header` . ومن المفارقات أن معظم أنظمة البناء، مثل CMake ، لا تدعم هذه الميزة حالياً.import<string>;#include<string>import"MyHeader.hpp";#include"MyHeader.hpp"

في Clang ، يتم توفير ميزة وحدة غير قياسية للغة C ، مما يسمح باستيراد ملفات الرأس كوحدات. ^{[ 35 ]}