Fluent UDF【6】：预处理命令

今天要讲的内容是关于C语言的预处理。搞清楚了这个，就可以分析UDF中的各种头文件源代码，从此写UDF不求人。

本文部分内容参考自《程序设计与C语言引论》第2版。

1

关于预处理

在UDF的各种头文件中(文件路径D:\Program Files\ANSYS Inc\v180\fluent\fluent18.0.0\src)，存在各种以#开头的语句，如下图中所示。

这些以#开头的语句就是C语言的预处理命令。
C语言的预处理工作由一个预处理程序来完成，任何C系统都有一个预处理程序，其负责处理源程序中的所有预处理命令，从而生成不含预处理命令的源程序。C语言的预处理目的是为了方便编程。

预处理命令以独立的预处理命令行的形式出现在源程序中，# 是其特殊的引导符号。如果源程序中某一行的第一个非空格符号是 # ,这就是一个预处理命令行。预处理命令的作用是要求预处理程序完成一些操作。

2

文件包含命令

文件包含命令是以#include开始的行，其作用是把特定文件的内容复制到当前源文件中。其存在两种形式:

# include <文件名>
# include "文件名"

两者的差异在于文件搜索方式的不同。
第一种形式，预处理程序直接到系统指定的某些目录中去查找所需文件，目录指定方式由具体系统确定，通常指定几个系统目录。
第二种形式，预处理程序现在源文件所在目录中查找，若没找到文件则再到系统指定的目录中去查找。
文件包含命令的处理过程:首先查找所需文件，找到后就用该文件的内容取代这个包含命令行。替换进来的文件中若有预处理命令，也将被处理。

3

宏定义和宏替换

以#define开始的行称为宏定义命令行。宏定义包含两种形式：

• 简单宏定义

• 带参数宏定义

3.1 简单宏定义

简单宏定义的形式为:
#define 宏名字 替代文本
其中宏名字是任意标识符，替代文本可以是任意一段正文，其中可以包括程序中能出现的任何字符(包括空格等)，一直延续到本行结束。如果需要写多行的替代文本，可以在行末写一个反斜杠\，这将使下一行内容继续被当做替代文本。
宏定义的作用就是为宏名字定义替代。
如果一个宏名字的替代文本是数值或可以静态求值的表达式，当这个宏名字在程序某处出现，就相当于在那里写了这个数值或表达式。
例如，如果进行了如下定义:

#define SLD static long double

伺候，宏名字SLD就代表static long double。若程序中出现:

SLD x=2.4, y=9.16;

经过预处理后，源代码被翻译为:

static long double x=2.4,y=9.16;

预处理并不检查宏定义中的替代文本是否为合法的C语言结构，也不检查替换之后的结果是否为正确的C语言程序段，其只是简单地完成文本替换工作。

3.2 带参数的宏定义

带参数的宏定义形式为:
#define 宏名字(参数列表) 替代正文
使用带参宏时，不但要给出宏的名字，还要用类似函数实参的形式给出各宏参数的替代段，多个替代段之间用逗号分隔。这种形式也成为一个宏调用。
对宏调用的替换分两部分进行:首先用实际替代段去替换宏定义的替代正文里出现的各个宏参数，然后把替换的结果(展开后的替代正文)代入程序里出现宏调用的为准。例如，定义求两个数据中较小数，可定义宏:

#define min(A,B) ((A)<(B)?(A):(B))

若程序中出现如下语句:

z = min(x+y,x*y)

则宏展开后则为:

z = ((x+y)<(x*y)?(x+y):(x*y));

带参数的宏定义与函数看起来很类似，但实际上有很大的不同。切记宏定义只是简单的文本替换。

4

条件翻译命令

条件编译的作用是在源程序中划出一些片段，使预处理程序可根据条件保留或丢掉一段，或从几段中选择一段保留。实现条件编译的预处理命令有四个，分别是:

#if
#else
#elif
#endif

其中，#if和#elif命令以一个能静态求出整型值的表达式为参数。另外两个没有参数。条件编译命令的常见使用形式有三种:

形式一

#if 整形表达式
…… /*代码片段，条件成立时保留*/
#endif

形式二

#if 整形表达式
…… /*条件成立时保留*/
#else
…… /*条件不成立时保留*/
#endif

形式三

#if 整形表达式
…… /*条件成立时保留*/
#elif 整形表达式
…… /*elif部分，可以有多个*/
#elif 整形表达式
……
#else
…… /*条件都不成立时保留*/
#endif

其中整形表达式是预处理条件，值为0表示条件不成立，否则条件成立。这里常用==,!=等做判断，例如判断宏定义的符号是不是等于某个值等。
为了方便，C语言提供了一个特殊谓词defined，其使用形式有两种:

define 标识符
define (标识符)

当标识符是有定义的宏名字时，define(标识符)将得到1，否则得到0。这种表达式常被作为条件编译的条件。此外还有两个预处理命令#ifdef和ifndef，他们相当于#if和#define混合的简写形式。

#ifdef 标识符
/*相当于#if define(标识符)*/
#ifndef 标识符
/*相当于#if !define(标识符)*/