程序环境和预处理 C语言入门到入土(进阶篇)(一)

简介: 程序环境和预处理 C语言入门到入土(进阶篇)(一)

1. 程序的翻译环境和执行环境  

 

ANSI C的任何一种实现中,存在两个不同的环境。

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。

2种是执行环境,它用于实际执行代码。



2. 详解编译+链接



2.1 翻译环境


image.pngg

组成一个程序的每个源文件通过编译(编译分为预处理(预编译),编译和汇编)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。



2.2 编译本身也分为几个阶段


image.png


image.png


image.png


image.png


1. 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。

2. 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。

3. 汇编 gcc -c test.c

汇编完成之后就停下来,结果保存在test.o中。


VIM 学习资料

简明 VIM 练级攻略:

https://coolshell.cn/articles/5426.html

给程序员的 VIM 速查卡

https://coolshell.cn/articles/5479.html


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(VS2019不支持)


这些预定义符号都是语言内置的。

举个栗子:

printf("file:%s line:%d\n", __FILE__, __LINE__);



3.2 #define


3.2.1 #define 定义标识符

语法:

#define name stuff

举个栗子:

#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:#define定义的时候,后面最好不要加上";",容易出错。


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)。


下面是宏的申明方式:


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。

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?

warning :

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,所以出现了

55 .

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或邻近操作符之间不可预料的相互作用。

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