1. 概述
预处理命令就是我们程序开头以#字符开头的命令。为什么叫预处理命令？因为这些命令是在编译时的第一步就执行了的，不会转为汇编码。
编译器编译代码的步骤：
预处理。处理#include,#define等命令并删除注释，所以无论怎么写都不会再第一步CE。
编译。真编译会分析代码语法（开了O2还会改一些）并生成汇编文件。
- 汇编。将汇编码转为机器码。
链接。根据电脑情况进行重定位，链接库等，生成可执行文件
使用-E，-S，-c可以选择只执行第1步，1~2步，1~3步。如果对本文的知识有疑惑，您可以选择使用g++ -E 1.cpp -o 1.i来获取预处理后的.i文件深刻体会。另外-S也可以用于获取汇编码。
绝大部分预处理命令在OI里用处不大，但也有功能强大的预处理命令。
#符号应该是这一行的第一个非空字符。不过，也可以打\把内容移到下一行，就跟注释一样。
#define pi 3.14159 26535 //This is an example
这样就把下一行内容上移了。
洛谷的编辑器不会这么显示，但本地编辑器上你能发现下一行也变成了注释或预处理样式。
常见的预处理命令如下：
#include 包含头文件 #ifdef 或 #if defined 如果定义了一个宏, 就执行操作 #ifndef 或 #if !defined 如果没有定义一个宏，就指执行操作 #define 定义一个宏 #undef 删除一个宏 #pragma 自定义编译器选项，指示编译器完成一些事
这里介绍3个最常用的预处理命令：#include，#define，#pragma
2. #include
这是最常见的文件包含命令。
无论你再厉害，什么东西可以手写，也需要#include <cstdio>
命令本质是把指定的文件中的函数，变量，宏等全部导入，可以理解成把那个文件全部内容复制粘贴到你的代码里了。
不过，如果是单纯的粘贴，#include两遍应该会有重复定义CE才对。但是标准库使用宏定义避免了这一点（参见后文）。自己写头文件时也要注意。
Question 0: #include必须接尖括号吗？
事实上，#include命令不一定要使用尖括号，使用引号也是完全可以的。
区别在于引号会优先在要编译的文件中找，没找到才会调用标准库里的文件。
当然对于OIer来讲，#include <cstdio>和#include "cstdio"就没有任何区别了，但是此时尖括号更为规范。
在自己用C++开发小游戏时，为了便于管理，可以像标准库一样把用途相似的函数单独用一个文件保存。在需要时就将其包含，此时就需要用到引号了。
Question 1: 为什么引用标准库的头文件时不加.h？
在C语言中其实是要加的，只能写#include <stdio.h>或者#include <math.h>
C++里把这些文件的后缀名去掉并在前面加了一个c比如#include <cmath>
但是这些传统的库你如果使用老写法，仍然是可以过编译的，只是不规范。
但是对于C++的新内容（比如iostream和stack）就不能加.h了。
有人试了，会说#include <string.h>能用！但是string.h对应的是C语言里的cstring库而不是C++新增的那个string。使用前者是定义不了string类型的。cstring库是提供一些内存操作的函数和char数组的函数比如memset,memcpy,strlen。
Question 2: 万能头文件真的万能吗？
现在的NOI)(P已经支持万能头文件#include <bits/stdc++.h>。
（注意是正斜杠不是反斜杠，写错了有可能CE）
事实上他包含的东西你是不可能记完的，但是您能用到的东西里面绝对都有。
C++11里还新包括了random，unordered_map等库。
详见stdc++.h原文件
虽然说不上万能，OI里的确完全够用了。
辟谣！！！万能头文件并不会减慢程序运行速度，内存上的增加几乎可以忽略。在编译时main里没有用到的东西就会被优化掉。
而且你随时带上十几个头文件，又在说万头不好，根本没说服力
当然有可能增加编译时间和源程序大小，然并卵
Question 3: 为什么我看到别人有在程序中途包含文件的神奇操作?
之前说过#include的本质是把指定文件复制进这一行，所以如果是在函数内写的这个命令，就只对这一个函数有效。
void func()
{
#include "test.h"
mmm();//可以使用test.h里的函数
}
int main()
{
func();
mmm()//CE。不能使用test.h里的函数。
}
但是OI里不能这么用，因为标准库还涉及到命名空间的问题。
Quetion 4: 自己写的头文件到底是怎么用的？
按照标准的话，.h用于存放大篇的宏定义和函数，变量的声明（也就是函数第一行的函数名和参数列表），而同名的.cpp则存放函数的具体实现。.h里写一个#include "test.cpp"。主程序只要包含test.h就可以使用库里的函数了。
不过为了节省工作量，我们可以在.h里就直接定义好函数，也可以选择在主程序里直接#include "test.cpp"。包含命令的本质是复制粘贴，这样写也是完全没有问题的。
使用万能头文件不要用的变量名:y1, next, time, rand
包括很多常见单词最好都不用，有些Windows可以，但是评测时会CE。
3. #define
命令#define 叫做宏定义，用于代码中的字符串替换。是最有用的预处理指令
1. 不带参数的宏
#define MAX 10000
if (9874 > MAX)
return 0;
上述代码定义宏MAX,这句以后的"MAX"就代表10000。if中的式子为false。
该方法可用于替代const定义常量，而且只做了代码替换，运行时不占用空间。也可以用于简化标准库里名字超长的函数。
另外如果这个常量需要多次进行运算（比如模数），据说写成const是更快的，经过个人不完全测试的确是这样的，但是效率差别很小，所以也不必过多在意，还是看自己更喜欢哪种写法。
注意:
1. #define不会替换字符串和注释中的宏（废话）
2. 替换宏时需要完全匹配，如定义宏“super”后，“supermarket”不会被部分替换。
2. 带参数的宏
事实上，宏跟函数一样，可以带有参数。
例：用圆的半径求其周长和面积。
#define pi 3.14159
#define AREA(i) i*i*pi
double d;
int main()
{
cin >> d;
cout << AREA(d)<< endl ;
return 0;
}
我们把宏写成AREA这种像函数的形式，之后出现AREA(i)时，
先发现括号里为2，即i=2,然后再做替换。
由于只做字符串替换，所以#define不仅可以定义常量，还可以定义表达式，函数，甚至代码段。
#define sum(a,b,c) (a)+(b)+(c) #define max(a,b) (a>b)?(a):(b) #define fors(a,b) for(int i=(a);i<=(b);i++)
利用宏定义可以使代码更加简洁易懂，同时用#define定义max等函数。速度快于函数，但也没快多少。
注意:
命令#define命令后第一个单词为宏，其余为宏体。
#define int long long #define abc def ghi jkl #define register
在第一句中，第一个int为替换体，即以后int代表long long。
在第二句中，只有abc作为宏体，之后的abc被替换为def ghi jkl，反斜杠只有换行作用。
在第三句中，程序里所有的register会被删除，可以用于调试。
特例（不是完全字符串替换，感谢@Black_white_Tony dalao）：
我们都知道vector <pair<int,int>>会因为>>被识别为右移而CE所以必须补空格。但是如果这样写：
#define pii pair<int,int> vector <pii> a;
却可以正常通过编译，这是因为如果define中的最后一个字符和后面第一个字符能构成新运算符时，就会自动加上空格。大家可以用g++ -E指令看得更透彻一些。
两个运算符构成新运算符加空格：<< >> -> ++ && += >=
这个特例也许就是为了STL套STL的问题设计的吧。
注：C++11里是可以直接写vector <pair<int,int>>的，但是你如果使用了宏定义，第一步预处理后的文件在这里仍会加上空格。
3. 宏的高级应用
##：连接左右两端的字符串
#： 把后面的参数变为一个字符串（即强行加上""）
#define a(x) p##x
#define b(x) #x
int p1 = 3, p2 = 4;
int main()
{
printf("%d %d\n",a(1),a(2));
puts(b(qwqwq));
}
//Output:
//3 4
//qwqwq
这个比较常见的就是用来缩写for，避免因b改变带来的问题。
#define F(i, a, b) for(int i=(a),end##i=(b); i<=end##i; i++)
#ifdef 如果定义了宏
#ifndef 如果没定义宏
#endif以上两句的终止句（相当于右括号）
在标准库中，每包含一个头文件，这个头文件里就会define一个表示这个文件已被包含的宏，如果这个文件第二次被包含，#ifndef为假不再执行，就会跳过文件，这样就可以避免重复包含导致CE。
有些宏是在不同编译环境里就定义好的，利用这些就可以做些趣事。
#ifndef ONLINE_JUDGE
freopen("testdata.in","r",stdin);
freopen("testdata.out","w",stdout);
#endif
//很多OJ（包括洛谷）都有这个宏
或者也可以在开头定义一个debug宏，把调试输出的语句用#ifndef括上，这样删除调试输出就只需要注释一行。
其他预定义的宏：（摘自cppreference）
__cplusplus //C++版本号 __FILE__ //文件名 __DATE__ //编译日期 __TIME__ //编译时间 __LINE__ //这一行的行号
4. 宏的撤销
能定义的宏就能取消，使用#undef直接接宏名就可以撤销宏(包括预定义的）。
#define sum(a,b) a+b #define e 2.718 int a=sum(9,6); double b=e*3; #undef sum(a,b) #undef e #undef __cplusplus
5. 宏的缺点
宏虽然方便易用，但也有许多缺点。
I. 改变运算优先级
#define DEF 2+3 int a = DEF+5; int b = DEF*7;
DEF以2+3的形式直接带入，没有转化为5
在A的定义中，a将被解释为“2+3+5”，其值为10.
但B将被解释为“2+3*7”，乘法先算，值为23，不是我们希望的35.
解决方法就是在参数左右加上括号
II. 没有固定的数据类型
#define MAX 1e6 int a[MAX];
此时会CE。因为1e6是一个double类型，数组大小只能用int，由于MAX是文本替换导致这里并不会转换类型。
这是可以在前面加上(int)，或者使用const定义常量。
4. #pragma
在我们寻找一道题最优解的时候，最快的人（如果没打表）往往会有几十行的#pragma来卡常。那么这个命令有什么用？卡常的原理是什么呢?
#pragma命令可以指定编译选项，或者让编译器完成一些命令。功能非常强大，这里只做非常浅显的介绍。
部分内容摘自百度百科。
1. #pragma once
添加在头文件的开头，可以告诉编译器这个文件最多编译一次，也可以用于防止重复包含头文件。比前文#ifndef好用，只是标准库里没用这个。
2. #pragma message()
让编译器输出括号里的字符串，配合#ifdef，可以在编译时就输出一些特定的信息。
3. #pragma comment()
本身用于链接文件，OI里可以用来手动扩栈（但是不一定有用）
#pragma comment(linker,"/STACK:1024000000,1024000000")
4. #pragma GCC target()
这个找遍全网也没有准确定义，大概就是将括号里的东西识别为指令。指令的速度比函数更快，借此加速。
#pragma GCC target("popcnt")可以让内置函数__builtin_popcount()的速度提高一倍以上。
另外，如果你想使用指令集，也可以使用这条指令把指令集括上。
#pragma GCC target("avx,avx2,sse,sse2,sse3,sse4.1,sse4.2")
5. #pragma pack() & pop()
用于对齐结构体
//#pragma pack(4)
struct Node
{
int a;
long long b;
}x;
本来一个结构体的每个变量都会与最大的那个对齐，比如例子中int就与long long对齐了，字节数也为8。所以sizeof x = 16。
但是如果有了那句#pragma，每个变量就会与4对齐，所以int字节数为4，long long由于本来就大于4就被忽略,sizeof x = 12。这样做一定程度上可以省空间。
但是对齐其实效率更高，所以x大一点好。
pop()可以用来取消pack()指令
6. #pragma GCC optimize()
将括号里的字符串带入编译参数，相当于可以自定义编译参数。
如果输入数字的话就会进行O1/O2/O3优化。用这个命令可以开启编译器自带的优化。
但是只能是编译优化方面的参数，比如-o指定文件名肯定不能加在里面。
最后附赠网络上广泛流传的40行优化：
#pragma GCC target("sse,sse2,sse3,sse4.1,sse4.2,popcnt,abm,mmx,avx")
#pragma comment(linker,"/STACK:102400000,102400000")
#pragma GCC optimize("Ofast")
#pragma GCC optimize("inline")
#pragma GCC optimize("-fgcse")
#pragma GCC optimize("-fgcse-lm")
#pragma GCC optimize("-fipa-sra")
#pragma GCC optimize("-ftree-pre")
#pragma GCC optimize("-ftree-vrp")
#pragma GCC optimize("-fpeephole2")
#pragma GCC optimize("-ffast-math")
#pragma GCC optimize("-fsched-spec")
#pragma GCC optimize("unroll-loops")
#pragma GCC optimize("-falign-jumps")
#pragma GCC optimize("-falign-loops")
#pragma GCC optimize("-falign-labels")
#pragma GCC optimize("-fdevirtualize")
#pragma GCC optimize("-fcaller-saves")
#pragma GCC optimize("-fcrossjumping")
#pragma GCC optimize("-fthread-jumps")
#pragma GCC optimize("-funroll-loops")
#pragma GCC optimize("-fwhole-program")
#pragma GCC optimize("-freorder-blocks")
#pragma GCC optimize("-fschedule-insns")
#pragma GCC optimize("inline-functions")
#pragma GCC optimize("-ftree-tail-merge")
#pragma GCC optimize("-fschedule-insns2")
#pragma GCC optimize("-fstrict-aliasing")
#pragma GCC optimize("-fstrict-overflow")
#pragma GCC optimize("-falign-functions")
#pragma GCC optimize("-fcse-skip-blocks")
#pragma GCC optimize("-fcse-follow-jumps")
#pragma GCC optimize("-fsched-interblock")
#pragma GCC optimize("-fpartial-inlining")
#pragma GCC optimize("no-stack-protector")
#pragma GCC optimize("-freorder-functions")
#pragma GCC optimize("-findirect-inlining")
#pragma GCC optimize("-fhoist-adjacent-loads")
#pragma GCC optimize("-frerun-cse-after-loop")
#pragma GCC optimize("inline-small-functions")
#pragma GCC optimize("-finline-small-functions")
#pragma GCC optimize("-ftree-switch-conversion")
#pragma GCC optimize("-foptimize-sibling-calls")
#pragma GCC optimize("-fexpensive-optimizations")
#pragma GCC optimize("-funsafe-loop-optimizations")
#pragma GCC optimize("inline-functions-called-once")
#pragma GCC optimize("-fdelete-null-pointer-checks")
注意：
- 这类优化的效果玄学，因人而异，有时很猛有时一点用都没有，也与编译环境相关。但是最坏情况也就没有用，这些代码不会因为编译环境CE。
- 由于O2/O3/Ofast优化已经到达了改写循环，删除多余代码等毁天灭地的程度，很容易改变代码的原意导致玄学错误。使用这些优化的时候一定要保证自己的代码规范，否则就会有玄学问题出现。
- 并不知道NOI)(P能不能用，最好不用（你也不可能背下来）
5. Others
还有一些命令，这里花上几行介绍一下。
#error //在这一行显示一个CE信息，并中断编译 #warning //在这一行显示警告信息 #line //指定下一行的行号 #if //如果满足则执行，后面应接布尔表达式，以#endif结尾 #elif //#if语句的分支
完结撒花，感谢陪伴