一个C程序是如何诞生的?

简介: 一个C程序是如何诞生的?

1.程序的翻译环境和执行环境

1.1翻译环境

一个C程序在翻译环境中产生的变化

1.2运行环境

程序的执行过程:

(1)程序必须载入内存中。在由操作系统的环境中:一般由操作系统完成。

(2)程序的执行便开始。接着来调用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。

2.预处理

2.1预定义符号

__FILE__
__LINE__
__DATE__
__TIME__
__STDC__
//进行编译的源文件
//文件当前的行号
//文件被编译的日期
//文件被编译的时间
//如果编译器遵循ANSI C,其值为1,否则未定

例如:打印文件的源文件,和当前文件的行号

printf("file:%s line:%d\n", __FILE__, __LINE__);

2.2#define

2.2.1#define定义标识符

语法:(最后不要加上分号(;),以免产生不必要的语法错误

#define name stuff

一些案例:

#define MAX 1000
#define reg register //为 register这个关键字,创建一个简短的名字
#define do_forever for(;;) //用更形象的符号来替换一种实现
#define CASE break;case //在写case语句的时候自动把 break写上。
// 如果定义的 stuff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)。
#define DEBUG_PRINT printf("file:%s\tline:%d\t \
date:%s\ttime:%s\n" ,\
__FILE__,__LINE__ , \
__DATE__,__TIME__ )

3.2.2#define定义宏

#define 机制包括了一个规定,允许把参数替换到文本中,这种实现通常称为宏(macro)或定义宏(define macro)。

语法:

#define name( parament-list ) stuff
//其中的 parament-list 是一个由逗号隔开的符号表,它们可能出现在stuff中。

注意:

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stuff的一部分。

所以用于对数值表达式进行求值的宏定义都应该用这种方式加上括号,避免在使用宏时由于参数中的操作符或邻近操作符之间不可预料的相互作用

例如:

#define SQUARE(x) (x) * (x)
#define DOUBLE( x) ( ( x ) + ( x ) )

3.2.3宏的替换规则

在程序中扩展#define定义符号和宏时,需要涉及几个步骤。

1. 在调用宏时,首先对参数进行检查,看看是否包含任何由#define定义的符号。如果是,它们首先被替换。

2. 替换文本随后被插入到程序中原来文本的位置。对于宏,参数名被他们的值所替换。

3. 最后,再次对结果文件进行扫描,看看它是否包含任何由#define定义的符号。如果是,就重复上述处理过程。

注意:

1. 宏参数和#define 定义中可以出现其他#define定义的符号。但是对于宏,不能出现递归。

2. 当预处理器搜索#define定义的符号的时候,字符串常量的内容并不被搜索。

3.2.4#和##

1. 另外一个技巧是:

使用 # ,把一个宏参数变成对应的字符串

 

int i = 10;
#define PRINT(FORMAT, VALUE)\
printf("the value of " #VALUE "is "FORMAT "\n", VALUE);
...
PRINT("%d", i+3);
//显示效果:the value of i+3 is 13

## 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。

 

#define ADD_TO_SUM(num, value) \
sum##num += value;
...
ADD_TO_SUM(5, 10);//作用是:给sum5增加10.

3.2.5宏和函数对比

属性 #define定义宏 函数
代码的长度 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。
函数代码只出现于一个地方;每次使用这个函数时,都调用那个地方的同一份代码。
执行速度 更快 存在函数的调用和返回的额外开销,所以相对慢一些
操作符优先级 宏参数的求值是在所有周围表达式的上下文环境里,除非加上括号,否则临近操作符的优先级可能会产生不可预料的后果,所以建议宏在书写的时候多些括号。 函数参数只在函数调用的时候值依次,他的结果值传递给函数。表达式的求值结果更容易预测。
带有副作用的参数 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 函数参数只在传参的时候求值一次,结果更容易控制。
参数类型 宏的参数与类型无关,只要对参数的操作是合法的。它就可以使用于任何参数类型。 函数的参数是与类型有关的,如果参数的类型,就需要不同的函数,即使他们执行的任务是相同的。
调试 宏是不方便调试的 函数是可以逐语句调试的
递归 宏不能递归 函数可以递归

3.2.6命名的约定

把宏名全部大写

函数名不要全部大写

3.3#undef

用于一处一个宏定义

#undef NAME
//如果现存的一个名字需要被重新定义,那么它的旧名字首先要被移除。

3.4条件编译

调试性的代码,删除可惜,保留又碍事,所以我们可以选择性的编译。

例如:

#include <stdio.h>
#define __DEBUG__
int main()
{
    int i = 0;
    int arr[10] = {0};
    for(i=0; i<10; i++)
    {
        arr[i] = i;
        #ifdef __DEBUG__
        printf("%d\n", arr[i]);//为了观察数组是否赋值成功。
        #endif //__DEBUG__
    }
    return 0;
}

常见的条件编译指令:

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


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