C语言中程序环境和预处置的详细图文讲解

零代码研究员 · 发布于 2023-4-20 09:03:20

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。

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。

2. 详解编译+链接

2.1 翻译环境

编译分为三步骤（如下图所示）

2.2 编译自身也分为几个阶段

1. 预处置：选项 gcc - E test.c - o test.i
预处置完成之后就停下来，预处置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，结果保管在 test.s 中。
3. 汇编： gcc - c test.c
汇编完成之后就停下来，结果保管在 test.o 中

2.3 运行环境

程序执行的过程：
1. 程序必需载入内存中。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，程序的载入必需由手工布置，也可能是通过可执行代码置入只读内存来完成。
2. 程序的执行便开端。接着便调用 main 函数。
3. 开端执行程序代码。这个时候程序将使用一个运行时堆栈（stack），存储函数的部分变量和返回地址。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不时保留他们的值。
4. 终止程序。正常终止 main 函数；也有可能是意外终止。

3. 预处置详解

3.1 预定义符号

__FILE__    // 停止编译的源文件
__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__    // 假设编译器遵循 ANSI C ，其值为 1 ，否则未定义

举个栗子：这些预定义符号都是内置的
#include<stdio.h>
int main()
{
printf("file:%s line:%d\n", __FILE__, __LINE__);
return 0;
}

这两个预定义符号会在屏幕打印出源文件途径，和该代码在哪一行

3.2 #define

3.2.1 #define 定义标识符

发问： 在define定义标识符的时候，要不要在最后加上 ; ? 比如：
#define MAX 1000;
#define MAX 1000建议不要加上 ; ,这样容易导致问题。
比如下面的场景：
if(condition)
max = MAX;
else
max = 0;

这里会呈现语法错误。

3.2.2 #define 定义宏

#define 机制包括了一个规定，允许把参数交换到文本中，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，它们可能出如今 stuff 中。
注意：
参数列表的左括号必需与 name 紧邻。
假设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 . 假设在上述声明之后，你把SQUARE( 5 );
置于程序中，预处置器就会用下面这个表达式交换上面的表达式。

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) );

交换文本时，参数x被交换成a + 1,所以这条语句实际上变成了：
printf ("%d\n",a + 1 * a + 1 );
这样就比较明晰了，由交换产生的表达式并没有依照料想的次序停止求值。
在宏定义上加上两个括号，这个问题便轻松的处置了

3.2.3 #define 交换规则

在程序中扩展 #define 定义符号和宏时，需要涉及几个步骤。

注意：
1. 宏参数和 #define 定义中可以呈现其他 #define 定义的符号。但是对于宏，不能呈现递归。
2. 当预处置器搜索 #define 定义的符号的时候，字符串常量的内容并不被搜索。

3.2.4 #和##

如何把参数插入到字符串中？

首先我们看看这样的代码：
char* p = "hello ""bit\n";
printf("hello"" bit\n");
printf("%s", p);这里输出的是不是
hello bit ？
答案是确定的：是。
我们发现字符串是有自动连接的特点的。
1.使用 # ， 把一个宏参数变成对应的字符串
int i = 10;
#define PRINT(FORMAT, VALUE)\
printf("the value of " #VALUE "is "FORMAT "\n", VALUE);
...
PRINT("%d", i+3);//产生了什么效果最终的输出的结果应该是：

the value of i + 3 is 13

## 的作用

##可以把位于它两边的符号合成一个符号。它允许宏定义从分别的文本片段创建标识符。

#define ADD_TO_SUM(num, value) \ sum##num += value;...ADD_TO_SUM(5, 10);//作用是：给sum5增加10.

注：这样的连接必需产生一个合法的标识符。否则其结果就是未定义的。

3.2.5 带副作用的宏参数

当宏参数在宏的定义中呈现超越一次的时候，假设参数带有副作用，那么你在使用这个宏的时候就可能呈现危险，导致不可预测的后果。副作用就是表达式求值的时候呈现的永久性效果。例如：

x + 1 ; // 不带副作用
x ++ ; // 带有副作用

MAX宏可以证明具有副作用的参数所引起的问题。

#define MAX(a, b) ( (a) > (b) ? (a) : (b) )
...
x = 5 ;
y = 8 ;
z = MAX ( x ++ , y ++ );
printf ( "x=%d y=%d z=%d\n" , x , y , z ); // 输出的结果是什么？

这里我们得晓得预处置器处置之后的结果是什么：

z = ( (x++) > (y++) ? (x++) : (y++));

所以输出的结果是：

x=6 y=10 z=9

3.2.6 命名约定

一般来讲函数的宏的使用语法很类似。所以语言自身没法帮我们区分二者。那我们平时的一个习惯是：

把宏名全部大写函数名不要全部大写

3.3 #undef

这条指令用于移除一个宏定义。

3.4 命令行定义

许多 C 的编译器提供了一种才干，允许在命令行中定义符号。用于启动编译过程。
例如：当我们根据同一个源文件要编译出一个程序的不同版本的时候，这个特性有点用处。（假设某个程序中声明了一个某个长度的数组，假设机器内存有限，我们需要一个很小的数组，但是另外一个机器内存大些，我们需要一个数组可以大些。）

3.5 条件编译

在编译一个程序的时候我们假设要将一条语句（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。比如说：

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。

常见的条件编译指令：
1.
#if 常量表达式
//...
#endif
//常量表达式由预处置器求值。
如：
#define __DEBUG__ 1
#if __DEBUG__
//..
#endif
2.多个分支的条件编译
#if 常量表达式
//...
#elif 常量表达式
//...
#else
//...
#endif
3.判断是否被定义
#if defined(symbol)
#ifdef symbol
#if !defined(symbol)
#ifndef symbol
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
#endif

注：这里#undef是取消#define的定义

#ifdef 是判断有没有停止宏定义，假设没有定义则就不执行#ifdef里面的语句，#ifdef和#endif是配套使用的

总结

到此这篇关于C语言中程序环境和预处置的文章就介绍到这了,更多相关C语言程序环境和预处置内容请搜索网站以前的文章或继续阅读下面的相关文章希望大家以后多多支持网站！