C语言程序环境和预处理

简介: C语言程序环境和预处理

1.程序的翻译环境和执行环境

翻译环境:

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

事实上,翻译环境中可分为四步,即预编译,编译,汇编和链接,我们写的源代码在经过编译器编译后,再经过链接器与链接库进行链接后才生成可执行程序

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

在VS下并不能详细的看到每个步骤的细节,但在Linux操作系统中就可比较详细的观察到:

1. 预处理 选项 gcc -E test.c -o test.i

1.1预处理阶段都干了些什么?

(1)注释的替换(删除),注释被替换成一个空格。

(2)头文件的包含 #include<>

(3)#define 符号的替换

注:所有的预处理指令都在预处理阶段处理(#define就为预处理指令)

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。

2. 编译 选项 gcc -S test.c

把C语言代码翻译成汇编代码,编译完成之后就停下来(编译后产生的为汇编指令),结果保存在test.s中。

3. 汇编 gcc -c test.c

在收到汇编代码后就会将汇编代码转化为二进制指令,汇编完成之后就停下来,结果保存在test.o中

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

 

2.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.

3.#define

#define使用的次数相对较多其语法如下,

语法:

#define name stuff

实例:

#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__ )

注意:在define定义标识符的时候,不要在最后加上 ; 因为define定义的标识符在预编译阶段会完全被替换,举个例子:

#define MAX 1000;
if(condition)
max = MAX;
else
max = 0;

可以看到,当预编译的时候,MAX 被直接替换成1000;此时代码就变为如下:

max=1000;;

很明显有着编译错误,所以一般来说,不要再最后加上;

3.1#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

但是在定义宏的时候,参数的定义要格外小心,如下实例:

正常来说,我要的效果是输出36,可此段代码可以做到吗?运行后得知输出的是11,显然没有达到目标,那么为什么没有达到?这就跟#define标识符完全替换有关,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。

#define SQUARE( x ) x * x
SQUARE( 5 );
int a = 5;
printf("%d\n" ,SQUARE( a + 1) );

所以,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)

此外,还有一个宏定义如下:那么这段代码预期输出结果是100但实际输入的将会是什么?

#define DOUBLE(x) (x) + (x)
int a = 5;
printf("%d\n" ,10 * DOUBLE(a));

看上去,好像打印100,但事实上打印的是55.

因为我们发现替换之后代码变成了如下:乘法运算先于宏定义的加法,所以出现了55.

printf ("%d\n",10 * (5) + (5));

所以,我们再整体加上一个括号,才是宏正确的定义方式

#define DOUBLE( x) ( ( x ) + ( x ) )

结论: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。

3.2#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。

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。

例子:此时字符串arr中的M不会被#define的标识符M所替换

#define M 100
char arr[100]="Master";

结尾:今天的分享到此结束,喜欢的朋友如果感觉有帮助可以点赞三连支持,咱们共同进步!

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