【C语言进阶】预处理与程序环境

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【C语言进阶】预处理与程序环境

2023-06-01 04:18| 来源: 网络整理| 查看: 265

@[TOC](目录)

一.详解编译与链接 1.前言

在ANSI C中，任何实现都存在两种环境

第1种是翻译环境，在这个环境中源代码被转换为可执行的机器指令(二进制代码）。第2种是执行环境，它用于实际执行代码

2.翻译环境

在这里插入图片描述

同一个项目下的多个源文件通过编译器生成.obj目标文件，再通过链接器将多个目标文件链接生成一个单一的可执行程序。链接器同时也会引入标准C函数库中任何被该程序所用到的函数，而且它可以搜索程序员个人的程序库，将其需要的函数也链接到程序中。 3.剖析编译过程

在这里插入图片描述如上图编译大致分为三个过程，预编译、编译、汇编。首先预编译阶段会将.c文件生成.i文件，预编译阶段主要进行#include头文件的复制， #define定义符号的替换和删除以及注释的删除和文本操作。编译阶段则将C语言代码翻译成了汇编代码生成s文件，并且进行了语法，此法，语义的分析，符号的汇总，为下面生成符号表做准备。最后的汇编则执行的是将汇编代码反翻译成二进制指令生成 .o文件，在此阶段将二进制指令存放到目标文件中，并形成了符号表。链接阶段就会执行合并段表和符号表的合成和重定义。

符合汇总会将代码中所有的全局变量以及地址汇集成一个表格，在链接阶段会检查出未定义的函数。

4.运行环境

1.程序必须载入内存中。在有操作系统的环境中：一般这个由操作系统完成。在独立的环境中，程序的载入必须由手工安排，也可能是通过可执行代码置入只读内存来完成。 2.程序的执行便开始。接着便调用main函数。 3.开始执行程序代码。这个时候程序将使用一个运行时堆栈（stack），存储函数的局部变量和返回地址。程序同时也可以使用静态（static）内存，存储于静态内存中的变量在程序的整个执行过程一直保留他们的值。 4.终止程序。正常终止main函数；也有可能是意外终止。

二.预处理详解 1.预定义符号

C语言内置了几个符号:

__FILE__ //进行编译的源文件 __LINE__ //文件当前的行号 __DATE__ //文件被编译的日期 __TIME__ //文件被编译的时间 __STDC__ //如果编译器遵循ANSI C，其值为1，否则未定义 2.剖析#define (1).定义标识符 #define DEBUG_PRINT printf("file:%s\tline:%d\t \ date:%s\ttime:%s\n" ,\ __FILE__,__LINE__ , \ __DATE__,__TIME__ )

如果定义的标识符过长，可以分成几行写，除了最后一行外，每行的后面都加一个反斜杠(续行符)

(2).定义宏

参数列表的左括号必须与name紧邻。如果两者之间有任何空白存在，参数列表就会被解释为标识符的一部分

(3).替换规则 define定义的标识符和宏是直接替换，所以容易出现优先级问题以及不可预料的结果，所以在定义宏时应当不吝啬括号，保证预算出我们预料中的结果。 (4).#和##

首先了解字符串有自动连接的特性:如下代码的运行结果是一样的。

int main() { printf("hello bit\n"); printf("hello " "bit\n"); return 0; }

#的作用：把一个宏参数变成对应的字符串

#define PRINT(format, x) printf("the value of "#x" is "format"\n", x) int main() { int a = 10; PRINT("%d", a);//printf("the value of "a" is "%d"\n", a)等同 int b = 20; PRINT("%d", b); float f = 3.14f; PRINT("%f", f); return 0; }

##的作用:

##可以把位于它两边的符号合成一个符号。它允许宏定义从分离的文本片段创建标识符。

(5).宏与函数的对比代码长度每次使用时，宏代码都会被插入到程序中。除了非常小的宏之外，程序的长度会大幅度增长。而函数即使多次使用都会调用函数定义的同一代码，。执行速度因为函数还有调用和返回的额外开销，宏的速度更快些。操作符优先级宏时直接替换不添加括号的话容易出现不可预料的结果。带副作用的参数参数可能被替换到宏体中的多个位置，所以带有副作用的参数求值可能会产生不可预料的结果。参数类型宏不会对参数类型进行检查，可以适用所有数据类型调试宏是在预编译就替换掉的不方便调试递归宏是不可以递归 (6).#undef

可以用于移除一个宏定义。

3.条件编译

如果我们想在主函数外使用ifelse等条件，可以选择条件编译。

1. #if 常量表达式 //... #endif //常量表达式由预处理器求值。如： #define __DEBUG__ 1 #if __DEBUG__ //.. #endif 2.多个分支的条件编译 #if 常量表达式 //... #elif 常量表达式 //... #else //... #endif 3.判断是否被定义 #if defined(symbol) #ifdef symbol #if !defined(symbol) #ifndef symbol 4.嵌套指令 #if defined(OS_UNIX) #ifdef OPTION1 unix_version_option1(); #endif #ifdef OPTION2 unix_version_option2(); #endif #elif defined(OS_MSDOS) #ifdef OPTION2 msdos_version_option2(); #endif #endif 4.文件包含 (1).头文件包含的方式 #include

使用尖括号查找头文件直接去标准路径下去查找，如果找不到就提示编译错误。

#inlcude "test.h"

使用双引号先在源文件所在目录下查找，如果该头文件未找到，编译器就像查找库函数头文件一样在标准位置查找头文件。如果找不到就提示编译错误

(2).嵌套文件包含

在一个大工程中常是分配不同的模块交给不同的人去编写完成，当所有模块集合在一起时，容易出现多次引用同一头文件的情况。我们常用条件编译来避免这个问题：

#ifndef __TEST_H__ #define __TEST_H__ //头文件的内容 #endif //__TEST_H__

或者是在头文件开头添加:

#pragma once

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