程序环境和预处理(一)

简介: 程序环境和预处理

前言

在上一章的学习中,我们已经学会了从文件中读取信息,以及一系列文件操作,本章我们就要走进程序,了解程序的环境和预处理。

1. 程序的翻译环境和执行环境

在ANSI C的任何一种实现中,存在两个不同的环境。

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。

第2种是执行环境,它用于实际执行代码。

说明:计算机能够执行的是二进制指令。但是我们写出的C语言代码是文本信息,计算机不能直接理解,所以通过翻译环境,将C语言代码转化成二进制的指令(可执行程序),在通过执行环境来执行二进制指令。

2. 详解编译和链接

2.1翻译环境

  1. 组成一个程序的每个源文件通过编译过程分别转换成目标代码(object code)。
  2. 每个目标文件由链接器(linker)捆绑在一起,形成一个单一而完整的可执行程序。
  3. 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。

2.2编译的过程

我们可以在Linux系统上,使用 gcc 这个编译器演示整个过程。我们可以通过指令观察每个过程做了什么。

预编译:test.c -E -o test.i

-E 是让编译器进行完预编译就停止,然后输出的结果放进test.i文件。

预编译的功能:

  • 注释的删除
  • #include 头文件的包含
  • #define 符号的替换

说明:所有的预处理指令都是在预处理阶段处理的。

编译:gcc -S test.c

编译完成之后就停下来,结果保存在test.s中。

编译的功能:

  • 把C语言代码翻译成汇编指令

编译过程中,会进行语法分析,词法分析,语义分析,符号汇总。

汇编 gcc -c test.c

汇编完成之后就停下来,结果保存在test.o中。(test.o就是目标文件)

汇编的功能:

  • 把汇编代码翻译成二进制的指令,放进目标文件。

链接 gcc test.o -o test

Linux 环境下 gcc 编译产生的目标文件 test.o ,可执行程序 test 都是按照 ELF 这种文件的格式来存储的。ELF 会把文件分成各种各样的段,这时就需要链接来合成这些段表.

链接的功能:

  • 合并段表
  • 符号表的合并和符号表的重定位

2.3运行环境

程序执行的过程:

  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。

3. 预处理详解

3.1预定义符号

__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

在 gcc 环境中,经过预处理,对符号进行了替换。

3.2#define

3.2.1 #define 定义标识符

语法形式:

       #define   name   stuff

例如:

#define M 100
#define STR "abc"
int main()
{
  printf("%d\n", M);
  printf("%s\n", STR);
  return 0;
}

注意: 在define定义标识符的时候,在最后不要加‘;’,否则会出现错误。

程序环境和预处理(二)+https://developer.aliyun.com/article/1385005

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