一、程序的翻译和执行环境
1、翻译环境
翻译环境中源代码被转换成可执行的机器指令。简单来说就是我们写的代码,C,java,python等会被机器翻译成它可以读的指令。不过本期主要讲述的是C语言的预处理
程序编译过程:
1、组成一个程序的每个源文件(.c文件)通过编译过程分别转换成目标代码(obj文件)。
2、每个目标文件(obj文件)通过链接器统一处理形成一个单一而完整的可执行程序。
3、在链接时链接器也会引入标准函数库中任何被该程序所用到的函数,而且它也会搜索程序员个人所写的程序库,将其需要的函数也链接到程序中。
上面过程可能比较抽象,我可以简单画一个图示方便大家理解:
对于编译链接的详细过程,博主可以简单讲述一下:
注:由于vs本身是观察不到这些细节的,所以通过gcc编译器来讲述会更加方便。
首先我画了一个图来讲述一下编译链接详细过程:
图示还是有点抽象,结合代码解释一下
test.c #include<stdio.h> int main() { int i = 0; for (i = 0; i < 10; i++) { printf("%d ", i); } return 0; }
1、预处理 gcc -E test.c -o test.i
在gcc中对test.c文件 -E(预处理) 再 -o(将预处理后产生的结果放在test.i文件) 就生成了test.i文件。在预处理阶段,头文件就会被包含在test.i文件中。
2、编译 gcc -S test.c
可以对上一阶段产生的test.i文件进行-S操作或者跳过预处理阶段直接对test.c文件进行-S操作,就会生成保存在test.s文件中。这一步把C语言代码转换成了汇编代码。
3、汇编 gcc-C test.c
对编译产生的文件test.s进行-C操作就会生成test.o文件,或者对test.c文件直接进行-C操作生成test.o文件。这一步把汇编代码进一步转换成二进制代码。
讲完编译我们可以再来聊一下链接的过程。
通过一段代码我们可以深入了解一下链接是怎样操作的。
add.c
int _global = 2022; int _tmp = 611; int add(int x, int y) { return x + y; }
test.c
#include<stdio.h> int main() { extern int _global; extern int _tmp; extern int add(int x, int y); int out = add(_global , _tmp); printf("%d\n", out); return 0; }
在合并段表的时候,秉承的原则是相同的段进行合并(相同格式的进行合并)
符号表的合并需要选取有效地址,注意必须要有效地址,查找才能找到。
比如我写的这两段代码的合并:
2、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。
二、预处理详解
2.1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ANSIC,其值为1,否则未定义。
这些预定义符号都是语言内置的。
#include<stdio.h> int main() { printf("file:%s line:%d date:%s time:%s\n", __FILE__, __LINE__, __DATE__, __TIME__); return 0; }
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或定义宏。
宏的申明方式:
#define name( parament_list ) stuff
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。
在这里可能我们会猜测答案会是49,结果却是13。得出这样的结果就得说一下宏的运算模式
宏在预处理阶段是直接替换的,不会进行计算,这一点是和函数传参不同的,我们要牢记这一点。
所以在这里替换时x被替换成了a+1,所以语句实际上变成了
printf("%d\n",a+1*a+1);
//结果当然是13.
所以要想解决这样的问题,我们只需要加上括号,限制一下:
printf("%d\n",(a+1)*(a+1));
再来看一段代码
这段代码同样,我们想要的是80,结果却是44,简单分析一下,我们只需再加一对括号就行喽。
总结一下:
1、定义宏的时候参数左括号注意空格问题。
2、注意宏是直接替换,它不会做任何的计算,所以为避免出错,要尽可能多加括号,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。