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：

1.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

2.执行环境，它用于实际执行代码

从.c源文件到输出结果需要经历翻译环境成为可执行程序在经历执行环境才可输出结果。而翻译环境又被分为预处理，编译，汇编，链接四个步骤

下面咱们直接上图体会：

2.编译 + 链接

2.1翻译环境

源文件经过编译器生成对应的目标文件,多个目标文件由链接库生成的链接器链接最终生成可执行程序

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

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序

图解:

2.2编译阶段

编译期间每个阶段都有相应的处理，在Linux下我们可以通过指令来观察这些步骤

我们还是通过图来看各个阶段会完成的处理：

2.3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（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
终止程序。正常终止main函数；也有可能是意外终止

3.预处理

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

代码运用：

#include <stdio.h>
int main()
{
  //进行编译的源文件
  printf("%s\n", __FILE__);
  //文件当前的行号
  printf("%d\n", __LINE__);
  //文件被编译的日期
  printf("%s\n", __DATE__);
  //文件被编译的时间
  printf("%s\n", __TIME__);
  //如果编译器遵循ANSI C，其值为1，否则未定义
  //printf("%d\n", __STDC__);//未定义
  return 0;
}

运行结果：

3.2 #define

3.2.1 #define定义标识符

语法：

#define name stuff

这里的stuff可以是数字，字符串，代码等等

举个栗子：

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

3.2.2.1 #define定义宏的使用

我们直接上代码：

#define MAX(x,y) ((x)>(y)?(x):(y))
int main()
{
  int a = 10;
  int b = 20;
  int i = MAX(a, b);
  printf("%d\n", i);
  return 0;
}
//输出打印20

3.2.2.2使用宏的注意事项

我们先来看一段代码

#define SQUARE(X) (X*X)
int main()
{
  printf("%d\n", SQUARE(5 + 1));
  return 0;
}

一眼看完觉得你可能会输出36，实际上会输出11，这是为什呢？

上面我们说过，宏的机制是把参数替换到文本中，这里的SQUARE(5 + 1) = 5+1*5+1 = 16所以我们要养成一个好习惯：define后面定义的表达式要加上()，这样就能很好的解决问题

3.2.2.3 #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，们首先被替换
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

3.2.2.4 #和##

先来讲个小知识：字符串是有自动连接的特点的

如图：

我们知道当字符串作为宏参数的时候才可以把字符串放在字符串中，还有另一个方法

使用 # ，把一个宏参数变成对应的字符串

我们直接上代码：

//使用 # ，把一个宏参数变成对应的字符串
#define PRINT(val,format) printf("the value of"#val"is"format"\n",val)
int main()
{
  int a = 10;
  PRINT(a, "%d");//替换后就会变成下面的样子
  //printf("the value of a is %d\n", a);
  int b = 20;
  PRINT(b, "%d");
  //printf("the value of b is %d\n", b);
  float f = 8.8f;
  PRINT(f, "%f");
  //printf("the value of f is %f\n", 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

举个栗子：

#define CTA(A,B) A##B
int main()
{
  int Happy421 = 524;
  printf("%d\n", CTA(Happy, 421));
  return 0;
}
//输出打印524

3.2.2.5带副作用的宏参数

当宏参数在宏的定义中出现超过一次的时候，如果参数带有副作用，那么你在使用这个宏的时候就可能出现危险，导致不可预测的后果。副作用就是表达式求值的时候出现的永久性效果

例如：

#define MAX(x,y) ((x)>(y)?(x):(y))
int main()
{
  int a = 3;
  int b = 4;
  int m = MAX(++a, ++b);
  //int m = ((++a) > (++b) ? (++a) : (++b));
  printf("m = %d a = %d b = %d\n", m, a, b);
  //m=6 a=4 b=6
  //这里首先++a，++b后，a=4 b=5，判断为假所以后面代码中的++a不会执行
  //而是执行++b，++b后b=6，m=6
  return 0;
}

3.2.2.6宏和函数的对比

宏通常被应用于执行简单的运算

原因如下：

1.用于调用函数和从函数返回的代码可能比实际执行这个小型计算工作所需要的时间更多。

所以宏比函数在程序的规模和速度方面更胜一筹

2.更为重要的是函数的参数必须声明为特定的类型。所以函数只能在类型合适的表达式上使用。反之这个宏怎可以适用于整形、长整型、浮点型等可以用于>来比较的类型。宏是类型无关的

宏的缺点：

1.每次使用宏的时候，一份宏定义的代码将插入到程序中。除非宏比较短，否则可能大幅度增加程序的长度

2.宏是没法调试的

3.宏由于类型无关，也就不够严谨

4.宏可能会带来运算符优先级的问题，导致程容易出现错

宏和函数的对比：

属性 #define定义宏函数

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，否则邻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求值一次，它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，如果参数的类型不同，就需要不同的函数，即使他们执行的任务是相同的

调试宏在编译期间就已经替换，是不方便调试的函数是可以逐语句调试的

递归宏是不能递归的函数是可以递归的

3.2.2.7命名约定

我们平时的习惯是：

把宏名全部大写

函数名不要全部大写

3.3 #undef

语法：

#undef NAME

用于移除一个宏定义，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

举个栗子：

#define M 100
int main()
{
  printf("%d\n", M);
  #undef M
  //取消定义
  printf("%d\n", M);//err
  return 0;
}

3.5条件编译

应用场景：

在编译一个程序的时候我们如果要将一条语句（一组语句）编译或者放弃是很方便的。因为我们有条件编译指令

例如：

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

3.5.1常见的编译指令

1.单分条件编译：

#if 常量表达式

//…

#endif

//常量表达式由预处理器求值

代码运用：

int main()
{
#if 8>6
  printf("happy\n");
#endif
  return 0;
}
//输出打印happy

2.多分支条件编译：

#if 常量表达式

//…

#elif 常量表达式

//…

#else

//…

#endif

代码运用：

int main()
{
#if 8>6
  printf("happy\n");
#elif 6>8
  printf("hello\n");
#else
  printf("good\n");
#endif
  return 0;
}
//输出打印happy

和if else语句有些区别，多分支条件编译从上往下走，如果有一个分支成立，则后面分支就不再执行；选择语句从上往下走，有一个分支成立，会继续检查后面分支是否成立

3.判断是否被定义:

#if defined(symbol) 或 #ifdef symbol

#if !defined(symbol) 或 #ifndef symbol

代码运用：

#define __DEBUG__
int main()
{
  int i = 0;
  int arr[10] = { 0 };
  for (i = 0; i < 10; i++)
  {
    arr[i] = i;
//判断DEBUG是否被定义
#ifdef __DEBUG__
    printf("%d ", arr[i]);//观察数组是否赋值成功
#endif 
  }
//判断BUG是否被定义
#if defined(BUG)
  printf("happy\n");
#endif
  return 0;
}
//输出打印 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

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

条件编译指令也支持嵌套，#endif结束本次嵌套

3.6文件包含

本地文件包含：

#include “filename”

查找策略：

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

库文件包含：

#include <filename.h>

查找策略

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

当然对于库文件也可以使用 “ ” 的形式包含，但是这样做查找的效率就低些，也不容易区分是库文件还是本地文件了

到这篇博客C语言基础知识的内容就更新完了，感谢各位大佬们一直以来的支持与陪伴！后面就要开启新的篇章了，怀着激昂的斗志继续向前吧少年！

C语言程序环境和预处理详解

1.程序的翻译环境和执行环境

2.编译 + 链接

2.1翻译环境

2.2编译阶段

2.3运行环境

3.预处理

3.1预定义符号

3.2 #define

3.2.1 #define定义标识符

3.2.2 #define定义宏

3.2.2.1 #define定义宏的使用

3.2.2.2使用宏的注意事项

3.2.2.3 #define替换规则

3.2.2.4 #和##

3.2.2.5带副作用的宏参数

3.2.2.6宏和函数的对比

3.2.2.7命名约定

3.3 #undef

3.5条件编译

3.5.1常见的编译指令

3.6文件包含

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