前言：
本篇文章主要讲解程序的翻译执行环境、宏的概念、预处理指令以及条件编译的相关知识。
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一、程序的翻译环境和执行环境
计算机能够执行二进制指令，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，这时候就需要有两种环境来辅助计算机理解文本信息。
在ANSI C的任何一种实现中，存在两个不同的环境。
- 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，即将C语言代码翻译为二进制指令（可执行程序）。
- 执行环境，它用于实际执行代码，即执行二进制的代码。
二、详解编译+链接
（一）翻译环境
- 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）。
- 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。
- 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。
（二）编译本身也分为几个阶段：
本图片可以很好辅助大家理解，博主这么用心大家点个赞吧😁
一些gcc编译器指令：
- 预处理选项 gcc -E test.c -o test.i 预处理完成之后就停下来，预处理之后产生的结果都放在test.i文件中。
- 编译选项 gcc -S test.c 编译完成之后就停下来，结果保存在test.s中。
- 汇编 gcc -c test.c 汇编完成之后就停下来，结果保存在test.o中。
（三）运行环境
程序执行的过程：
- 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。
- 程序的执行便开始。接着便调用main函数。
- 开始执行程序代码。这个时候程序将使用一个运行时堆栈（函数栈帧），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。
- 终止程序。正常终止main函数，也有可能是意外终止。
三、预处理详解
（一）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
这些预定义符号都是语言内置的。 比如：
printf("file:%s line:%d\n", __FILE__, __LINE__);
（二）#define
（1）#define 定义标识符
语法： #define name stuff
比如：
#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__ )
其实续行符'\'的实际作用是将换行符转义。
（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）。
下面是宏的申明方式：#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。
#define的原理就是直接替换，并不会计算，如：
#define SQUARE( x ) x * x
这个宏接收一个参数 x .。如果在上述声明之后，你把
SQUARE( 5 );
置于程序中，预处理器就会用下面这个表达式替换上面的表达式：
5 * 5
警告： 这个宏存在一个问题，观察下面的代码段：
int a = 5; printf("%d\n", SQUARE(a + 1));
乍一看，你可能觉得这段代码将打印36这个值。 事实上，它将打印11。
为什么？ 替换文本时，参数x被替换成a + 1,所以这条语句实际上变成了：
printf ("%d\n",a + 1 * a + 1 );
这样就比较清晰了，由替换产生的表达式并没有按照预想的次序进行求值。 在宏定义上加上两个括号，这个问题便轻松的解决了：
#define SQUARE(x) (x) * (x)
这样预处理之后就产生了预期的效果：
printf ("%d\n",(a + 1) * (a + 1) );
这里还有一个宏定义：
#define DOUBLE(x) (x) + (x)
定义中我们使用了括号，想避免之前的问题，但是这个宏可能会出现新的错误。
int a = 5; printf("%d\n", 10 * DOUBLE(a));
这将打印什么值呢？ 看上去，好像打印100，但事实上打印的是55。我们发现替换之后：
printf("%d\n", 10 * (5) + (5));
乘法运算先于宏定义的加法。
这个问题的解决办法是在宏定义表达式两边加上一对括号就可以了。
#define DOUBLE( x) ( ( x ) + ( x ) )
提示：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和邻近操作符之间不可预料的相互作用。
（3）#define 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。
- 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，比如#define M 100和宏#define SQUARE(x) ((x)*(x))，主函数中int r=SQUARE(M+2)会先替换宏参数中的M。
- 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。
- 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：
- 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。
- 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。比如printf("M=%d",M); 字符串中的M不会被替换。
（4）#和##
#的讲解：
如何把参数插入到字符串中？
首先我们知道字符串是可以连续打印的，比如：
int main() { char* p = "hello ""world\n"; printf("hello"" world\n"); printf("%s", p); return 0; }//输出结果都是hello world
字符串是有自动连接的特点的。
所以有：
#define PRINT(FORMAT, VALUE)\ printf("the value is "FORMAT"\n", VALUE); int main() { PRINT("%d", 10); return 0; }
我们来分析一下：该宏的参数为"%d"和10，传参到宏定义中，替换后为
printf("the value is ""%d""\n", 10);
此时%d两侧的""会分别成一对，让%d脱离出来，从而可以打印。
那么#的作用就是可以把一个宏参数变成对应的字符串，比如：
int i = 10; #define PRINT(FORMAT, VALUE)\ printf("the value of " #VALUE "is "FORMAT "\n", VALUE); ... PRINT("%d", i + 3);
代码中的 #VALUE 会预处理器处理为： "VALUE" 。
最终的输出的结果应该是：the value of i+3 is 13
##的讲解：
- ##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。
说白了就是a##b的结果就是ab。
比如：
#define CAT(x,y) x##y int main() { int number = 2023; printf("%d\n", CAT(num, ber));//和下面的效果是相同的 printf("%d\n", number); return 0; }
注： 这样的连接必须产生一个合法的标识符。否则其结果就是未定义的。
