C++ 程式在進行編譯時，會先檢查所有的前置處理器 (preprocessor) 指令，這些指令在實際編譯前會預先處理，例如引進標頭檔 (header file) 、定義巨集 (macro) 或常數 (constant) 等

前置處理器指令是以井字號開頭的，像是引進標準程式庫 (standard library) 的標頭檔

#include <cstdlib>
#include <ctime>

或是引進自己定義的標頭檔

#include "encrypt.h"

#include 就是前置處理器指令。

定義巨集則是使用 #define 指令，基本上巨集就是簡單的文字替換，像是一行的程式碼就會直接替換到程式碼內，例如我們之前定義過 PrintInt() 函數 (function)

// 印出參數
void PrintInt(int a) {
    cout << a << endl;
}

完整的 PrintInt() 定義，請參考單元 9 - 函數。

像 PrintInt() 只有一行、簡單的程式碼，就可以改成巨集，例如

// 定義巨集
#define PrintInt(a) cout << a << endl

為什麼要定義巨集呢？因為編譯器 (compiler) 在實際編譯成執行檔之前，會先進行前置處理 (preprocess) ，這個處理就是直接把程式中有 PrintInt(a) 換成 cout << a << endl ，好處就是少掉額外進行的呼叫函數 (function) 。

呼叫函數的缺點在我們目前的小程式看不出來，倒是可以簡單說，呼叫函數就是要挪出處理器的時間，把函數的程式放到記憶體空間，然後才去執行，整個過程可能只需要幾微秒而已，可是當呼叫的次數越多，累積消耗的時間、空間也就越多囉！

節省時間、空間，就可以讓程式跑得更順，不是嗎？

我們也可以用 #define 指令定義巨集常數，像是 Encrypt 類別中反覆出現的 97 、 26 等數字都應該要定義成常數，最主要的原因不只是這些都是固定的數字，更重要的，假如有一天我們需要對不同的語言文字編碼，雖然很可能只是修改一下 Encrypt 類別，但要把每個 97 及 26 通通找出來修改會是件很麻煩的事情，只在一個地方修改的話，相對就更容易維護程式碼。

常數通常用大寫字母定義在標頭檔裡，我們將 97 定義成 DIFF ，而 26 定義成 NUM ，完整的 encrypt.h 如下

// 從標準程式庫中引入 string
#include <string>
// 使用 std 中的 string 名稱
using std::string;

// 定義兩個巨集常數
#define DIFF 97
#define N 26

// 宣告 Encrypt 類別
class Encrypt {
public:
    // 宣告建構函數
    Encrypt();
    // 宣告 setter 與 getter 成員函數
    void set_code_array();
    void set_code_array(string);
    string get_code_array();
    // 宣告編碼、解碼的成員函數
    string ToEncode(string);
    string ToDecode(string);
    
private:
    // 密碼表字串
    string code_array;
};

/* 《程式語言教學誌》的範例程式
   http://kaiching.org/
   檔名：encrypt.h
   功能：Encrypt 類別的標頭檔
   作者：張凱慶 */

這裡，我們將常數定義的前置處理器指令 #define 以橘色的語法高亮度標示

// 定義兩個巨集常數
#define DIFF 97
#define N 26

對照實作如 ToDecode() ，有沒有感覺程式的語意更清楚了點呢？

// 進行解碼工作的成員函數
string Encrypt::ToDecode(string s) {
    // 暫存解碼結果的字串
    string r;
    int i, j;
    // 第一層迴圈逐一取得每一個字元
    for (i = 0; i < s.size(); i++) {
        // 判斷該字元是否為英文小寫字母，若是英文小寫字母就進行解碼轉換
        if (s.at(i) >= DIFF && s.at(i) < DIFF + N) {
            // 第二層迴圈尋找該字元在密碼表中的索引值
            // 該索引值加上 DIFF 就可轉換回原本的字元
            for (j = 0; j < N; j++) {
                if (s.at(i) == get_code_array().at(j)) {
                    r += (char) j + DIFF;
                    break;
                }
            }
        }
        else {
            r += s.at(i);
        }
    }
    
    // 結束回傳解碼過的字串
    return r;
}

完整的實作檔案可以參考 encrypt.cpp 。

我們簡單介紹了前置處理中的引進標頭檔、定義常數及巨集，其實前置處理還可以進行不少工作，例如避免重複引入或除錯等等，不過就目前的發展需求而言，就不詳細討論額外的題材了。

編密碼軟體的核心 Encrypt 類別 (class) 大體上發展完成，同時用了不少標準程式庫的內容，下面我們好好的介紹一下標準程式庫吧！

相關教學影片

• 前置處理器與巨集 ⇨ YouTube 頁面連結