[개발/C/C++] 전처리문 (#define, #if, #ifdef, #ifndef, #defined, .. )

[개발/C/C++] 전처리문 (#define, #if, #ifdef, #ifndef, #defined, .. ) 



전처리문 (#define, #if, #ifdef, #ifndef, #defined, .. ) 

출처: http://joyholic.kr/139

실질적인 컴파일 이전에 미리 처리되는 문장으로 선행처리기라고도 한다.
컴파일러는 사용자가 작성한 코드를 컴파일하기에 앞서 전처리문에서 정의해 놓은 작업들을 먼저 수행한다.

종류로는 #define, #if, #ifdef, #ifndef, #defined, #undef 등이 있다.
이것은 기존에 있는 방대한 소스 코드를 지우지 않고 활성화와 비활성화하는 데에 가장 많이 이용된다.
즉, 기존에 있는 소스 코드를 건드리지 않고 부분적인 컴파일을 하는 것이다.

C의 전처리문이 오는 줄(Line)의 첫 문자는 항상 '#'으로 시작한다.

ANSI 표준에 따른 C의 전처리문의 종류
- 파일 처리를 위한 전처리문 : #include
- 형태 정의를 위한 전처리문 : #define, #undef
- 조건 처리를 위한 전처리문 : #if, #ifdef, #ifndef, #else, #elif, #endif
- 에러 처리를 위한 전처리문 : #error
- 디버깅을 위한 전처리문 : #line
- 컴파일 옵션 처리를 위한 전처리문 : #pragma

조건 처리를 위한 전처리문은 어떤 조건에 대한 검사를 하고 그 결과를 참(0 이 아닌 값) 또는 거짓(0)으로 돌려준다.
#if : ...이 참이라면
#ifdef : ...이 정의되어 있다면
#else : #if나 #ifdef에 대응된다.
#elif : 'else + if'의 의미
#endif : #if, #ifdef, #infdef이 끝났음을 알린다.

#include
헤더 파일과 같은 외부 파일을 읽어서 포함시키고자 할 때 사용된다. 이때의 파일은 이진 파일(Binary file)이 아닌 C의 소스 파일과 같은 형태의 일반 문서 파일을 말한다:
#include <stdio.h>        /* 이 위치에 stdio.h라는 파일을 포함시킨다. */
#include "text.h"           /* 이 위치에 text.h라는 파일을 포함시킨다. */

<...>을 사용할 때와 ...을 사용할 때의 차이점은 <...>은 컴파일러의 표준 포함 파일 디렉토리(또는 사용자가 별도로 지정해 준)에서 파일을 찾는 것을 기본으로 한다. 그리고 ...을 사용했을 때는 현재의 디렉토리를 기본으로 파일을 찾게 된다. 아예 디렉토리를 같이 지정할 수도 있다:
#include <C:\MYDIR\MYHEAD.H>
#include "C:\MYDIR\MYHEAD.H"

#define
상수 값을 지정하기 위한 예약어로 구문의 상수로 치환한다. 또한 #define은 함수 역활과 비슷하게 아래와 같이 쓰일 수 있다:
#define SUM(x) ((x) = (x) + (x))

#define으로 정의할 수 있는 것은 숫자만이 아니다:
#define MYNAME "Young Hee"

이렇게 #define으로 정의된 것은 일반적인 변수와는 다르다. 그 차이는 명백하다:
#define MYNAME "Turbo"
char my_name[] = "Turbo"

MYNAME은 전처리문으로 my_name은 문자형 배열 변수로 정의되었다:
printf(MYNAME);
printf(MYNAME);
printf(my_name);
printf(my_name);

이것을 전처리한 상태는 다음과 같이 될 것이다:
printf("Turbo");
printf("Turbo");
printf(my_name);
printf(my_name);

이런 결과에서 우리가 유추해 볼 수 있는 것은 전처리 명령을 사용했을 경우 "Turbo"라는 동일한 동작에 대해서 두개의 똑같은 문자열이 사용됐고, 변수를 사용했을 경우에는 하나의 문자열을 가지고 두번을 사용하고 있다는 것이다. 결과적으로 이런 경우에는 전처리문을 사용했을 경우 메모리 낭비를 가져 온다는 것을 알 수 있다.

#undef
#define으로 이미 정의된 매크로를 무효화한다:
#define ADD(a, b) (a + b)
#undef ADD(a, b)

앞으로 사용되는 ADD(...)는 undefined symbol이 되어 에러 처리된다.

#if ~ #endif
#if 구문은 if랑 아주 비슷하다. 이것은 어떠한 구문을 컴파일 할지 안할지를 지정할 수 있다:
#define A 1
#if A
source code ...
#endif

위 source code 부분은 컴파일이 된다. if문에서와 같이 참, 거짓을 구분하여 컴파일이 된다. 위에서 A값은 1 즉 0보다 큰 수이기 때문에 참인 것이다. 직접 아래와 같이 하면 거짓이기 때문에 source code 부분은 컴파일이 되지 않는다:
#if 0
source code ...
#endif

#ifdef ~ #endif
컴파일 할 때
#define MYDEF                /* MYDEF는 값은 가지지 않았지만 어쨋든 정의는 되었다 */

#ifdef YOURDEF              /* 만약 YOURDEF가 정의되어 있다면... */
#define BASE 10             /* BASE == 10 */
#elif MYDEF                    /* 그외에 MYDEF가 정의되었다면... */
#define BASE 2               /* BASE == 2 */
#endif

BASE는 상수 2로 치환되어 전처리기가 컴파일러에게 넘겨준다.

#ifndef 헤더명_H__ ~ #endif
헤더 파일이 겹치는 것을 막기 위한 일종의 매크로이다. 예를 들어, 헤더 파일에 어떤 클래스의 인터페이스 선언을 넣었다고 하자. 이 클래스 인터페이스에서 다른 파일의 프로토타입이 필요해서 다른 A 파일을 include 하고 있는데 이 헤더 파일을 include 하는 파일에서 A라는 헤더 파일을 이미 include 하고 있다면 두번 define한 것이 된다. 그러면 SYNTEX 에러가 난다. 그래서 그런 것을 막는 방법의 하나로 #ifndef을 사용한다. 이전에 include되어 있으면 #endif 쪽으로 점프해 버려 결국 한번 선언되는 것이다:
#include  <stdio.h>    ------ (a)
#include  <stdio.h>    ------ (b)

이렇게 두번 썼다고 하자. 그런데 앞에 이미 include를 했는데 밑에 또 한다면 문제가 된다. 컴파일러가 검사해야할 코드량도 많아진다. 그래서 stdio.h에는
#ifndef STDIO_H__ 
#define STDIO_H__
가 선언되어 있다. 만약 STDIO_H가 선언되어 있지 않다면 선언한다는 뜻이다. 그 뒤 (b)에서는 이미 (a)쪽에서 STDIO_H__ 을 선언한 상태이기 때문에 전처리기 쪽에서 무시해버린다. 그러므로 컴파일러는 (a)만 검사한다.

#defined
define이 여러 개 되어 있는지를 검사할 때 쓴다. 이것은 여러 개를 동시에 검사 할 수 있다:
#if (defined A) || (defined B)

#ifdef와 #if defined의 차이
#ifdef은 정의가 되어 있는지를 테스트 하기 때문에, 한번에 여러 개를 사용할 수 없다:
#ifdef name

여러 개가 정의되어 있는지를 테스트 하기 위해서 #if defined를 사용할 수 있다:
#if defined(MACRO1) || defined(MACRO2)

#if는 ||로 중첩해서 사용할 수 있다. 형식이, #if expression이므로 C 표현이 올 수 있다:
#if (MACRO1) || (MACRO2)

#error
소스 라인에 직접 에러 메세지를 출력한다. 전처리기가 #error 문을 만나면 그 즉시 컴파일을 중단하고 다음과 같은 에러 메시지를 출력한다:
ERROR : XXXXX.c ########: Error directive: 내용
- XXXXX.c --> 현재 컴파일 중인 파일 명
- ####### --> 전처리기가 #error 문을 만난 시점에서의 행 번호(헤더 포함)

#ifdef __LARGE__
#error This program must be compiled in LARGE memory model!
#endif

이 내용은 만일 프로그램이 LARGE 모델이 아니라면 "#error" 뒤에 표시된 메세지를 출력하고 컴파일을 중지하게 된다.

#line
이 명령은 소스 코드의 행 번호를 지정하기 위한 것으로 주로 컴파일러에 의해 미리 정의된 __LINE__과 함께 사용된다.
__LINE__과 __FILE__을 각각 행 번호와 파일 명으로 변경한다:
#include <stdio.h>
#define DEBUG

void main(void)
{
        int count = 100;

        #line 100               /* 다음 줄번호를 100으로 설정한다 */
                                   /* <-- 이 줄의 번호가 100이다 */
        #ifdef DEBUG        /* <-- 이 줄의 번호가 101이다 */
        printf("line:%d, count = %d\n", __LINE__, count);
        #endif

        count = count * count - 56;
        #ifdef DEBUG
        printf("line:%d, count = %d\n", __LINE__, count);
        #endif
        count = count / 2 + 48;
        #ifdef DEBUG
        printf("line:%d, count = %d\n", __LINE__, count);
        #endif
}

#pragma
컴파일 옵션의 지정. 컴파일러 작성자에 의해서 정의된 다양한 명령을 컴파일러에게 제공하기 위해 사용되는 지시어이다. 컴파일러의 여러 가지 옵션을 명령행에서가 아닌 코드에서 직접 설정한다. #pragma는 함수의 바로 앞에 오며 그 함수에만 영향을 준다. 
Turbo C는 9개의 #pragma 문(warn, inline, saveregs, exit, argsused, hdrfile, hdrstop, option, startup)을 지원하고 있다:

#pragma inline
컴파일할 때 어셈블러를 통해서 하도록 지시한다. 즉, 인라인 어셈블리 코드가 프로그램에 있음을 알려준다(명령행 상에서 '-B' 옵션).

#pragma saveregs
이 홉션은 휴즈 메모리 모델에 대해 컴파일된 함수에게 모든 레지스터를 저장하도록 한다.

#pragma warn
이 지시어는 Turbo C에게 경고 메시지 옵션을 무시하도록 한다.

#pragma warn -par
이는 매개 변수(parAMETER)가 사용되지 않았다고 경고(warnING)를 내지 못하도록 한다. 이와 반대되는 표현은
#pragma warn +par

경고의 내용 앞에 (+)를 사용하면 경고를 낼 수 있도록 설정하고 (-)를 사용하면 경고를 내지 못하도록 하는 것은 모든 경고에 대해 동일하다. 명령 행에서는 "-wxxx"로 경고를 설정하고 "-w-xxx"로 경고를 해제한다. 경고의 종류는 무척 많은데 자주 사용되는 것을 아래에 나타냈다. 모든 것을 알고 싶다면 컴파일러 User's Guide의 명령행 컴파일러 부분을 참고하기 바란다:
par : 전해진 파라미터가 사용되지 않음
rvl : void 형이 아닌 함수에서 리턴 값이 없음
aus : 변수에 값을 할당했으나 사용하지 않았음
voi : void 형 함수에서 리턴 값이 사용되었음
sig : 부호 비트(MSB)가 고려되지 않은 형 변환(type-castion)에서 부호 비트를 소실할 수 있음

Standard C pre-defined symbols

__FILE__	a string that holds the path/name of the compiled file
__LINE__	an integer that holds the number of the current line number
__DATE__	a string(Mmm dd yyyy) that holds the current system date
__TIME__	a string(hh:mm:ss) that holds the current system time
__STDC__	defined as the value '1' if the compiler conforms with the ANSI C standard
__cplusplus	determines if your compiler is in C or C++ mode. Usually used in headers

#include <stdio.h> 

void main(void)
{  
        printf("The path/name of this file is %s\n", __FILE__);  
        printf("The current line is %d\n", __LINE__);  
        printf("The current system date is %s\n", __DATE__);  
        printf("The current system time is %s\n", __TIME__);  

        #ifdef __STDC__  
        printf("The compiler conforms with the ANSI C standard\n");  
        #else  
        printf("The compiler doesn't conform with the ANSI C standard\n");  
        #endif  

        #ifdef __cplusplus  
        printf("The compiler is working with C++\n");  
        #else  
        printf("The compiler is working with C\n");  
        #endif  
}  

프로그래머들 마다 코딩 스타일(암시적 약속)이 있다. 보통 매크로, const 변수는 대문자로 적는 것이 원칙이다. 매크로 함수와 일반 함수, 매크로 대상체(object-like macro)와 일반 변수를 구분하기 쉽게 해주는 것이기 때문이다.

#define STDIO_H_
왜 뒤에 _를 붙였을까? 이것도 하나의 암시적 약속이다. 컴파일러 제작 회사는 매크로를 정의할 때 사용자들과 이름이 충돌이 나지 않게 하기 위해서 대부분 _를 뒤어 덧붙인다. 또한 _를 하나 혹은 두 개 연속으로 시작하는 것은 컴파일러 내부에서 사용하는 매크로라는 성격이 강하다. 물론 강제적인 뜻은 없으며 단지 관습상 그렇다. 왜 이것이 관습이 되었나 하면 보통 매크로 변수 이름이나 함수 이름을 지을 때 뒤에 _를 붙이지 않기 때문이다. 그래서 함수 제작자들이 _를 단골로 붙였다.