1. 程序的翻譯環(huán)境和執(zhí)行環(huán)境 

在 ANSI C 的任何一種實現(xiàn)中，存在兩個不同的環(huán)境。

第1種是翻譯環(huán)境，在這個環(huán)境中源代碼被轉換為可執(zhí)行的機器指令。 第2種是執(zhí)行環(huán)境，它用于實際執(zhí)行代碼。

2. 詳解編譯+鏈接 

2.1 翻譯環(huán)境

• 組成一個程序的每個源文件通過編譯過程分別轉換成目標代碼（object code）。
• 每個目標文件由鏈接器（linker）捆綁在一起，形成一個單一而完整的可執(zhí)行程序。
• 鏈接器同時也會引入標準C函數(shù)庫中任何被該程序所用到的函數(shù)，而且它可以搜索程序員個人 的程序庫，將其需要的函數(shù)也鏈接到程序中 

編譯分為三步驟（如下圖所示） 

2.2 編譯本身也分為幾個階段

1. 預處理： 選項 gcc - E test.c - o test.i
    預處理完成之后就停下來，預處理之后產(chǎn)生的結果都放在 test.i 文件中。
2. 編譯 ：選項 gcc - S test.c
    編譯完成之后就停下來，結果保存在 test.s 中。
3. 匯編 ： gcc - c test.c
    匯編完成之后就停下來，結果保存在 test.o 中

2.3 運行環(huán)境  

程序執(zhí)行的過程：

1. 程序必須載入內存中。在有操作系統(tǒng)的環(huán)境中：一般這個由操作系統(tǒng)完成。在獨立的環(huán)境中，程序的載入必須由手工安排，也可能是通過可執(zhí)行代碼置入只讀內存來完成。

2. 程序的執(zhí)行便開始。接著便調用 main 函數(shù)。

3. 開始執(zhí)行程序代碼。這個時候程序將使用一個運行時堆棧（stack），存儲函數(shù)的局部變量和返回地址。程序同時也可以使用靜態(tài)（static ）內存，存儲于靜態(tài)內存中的變量在程序的整個執(zhí)行過程一直保留他們的值。

4. 終止程序。正常終止 main 函數(shù)；也有可能是意外終止。

3. 預處理詳解

3.1 預定義符號

__FILE__       // 進行編譯的源文件
__LINE__     // 文件當前的行號
__DATE__     // 文件被編譯的日期
__TIME__     // 文件被編譯的時間
__STDC__     // 如果編譯器遵循 ANSI C ，其值為 1 ，否則未定義

舉個栗子：這些預定義符號都是內置的

#include<stdio.h>
int main()
{
	printf("file:%s line:%d\n", __FILE__, __LINE__);
	return 0;
}

這兩個預定義符號會在屏幕打印出源文件路徑，和該代碼在哪一行 

3.2 #define

3.2.1 #define 定義標識符

提問： 在define定義標識符的時候，要不要在最后加上 ; ? 比如：

#define MAX 1000;
#define MAX 1000

建議不要加上 ; ,這樣容易導致問題。

比如下面的場景：

if(condition)
 max = MAX;
 else
 max = 0;

 這里會出現(xiàn)語法錯誤。

3.2.2 #define 定義宏 

#define 機制包括了一個規(guī)定，允許把參數(shù)替換到文本中，這種實現(xiàn)通常稱為宏（macro）或定義

宏（define macro）。

下面是宏的申明方式：

#define name( parament - list ) stuff

其中的 parament - list 是一個由逗號隔開的符號表，它們可能出現(xiàn)在 stuff 中。

注意：

參數(shù)列表的左括號必須與 name 緊鄰。

如果兩者之間有任何空白存在，參數(shù)列表就會被解釋為 stuff 的一部分。

如：

#define SQUARE( x ) x * x

這個宏接收一個參數(shù) x . 如果在上述聲明之后，你把SQUARE( 5 );

置于程序中，預處理器就會用下面這個表達式替換上面的表達式。

警告： 這個宏存在一個問題： 觀察下面的代碼段：

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

替換文本時，參數(shù)x被替換成a + 1,所以這條語句實際上變成了：
printf ("%d\n",a + 1 * a + 1 );
這樣就比較清晰了，由替換產(chǎn)生的表達式并沒有按照預想的次序進行求值。
在宏定義上加上兩個括號，這個問題便輕松的解決了

3.2.3 #define 替換規(guī)則

在程序中擴展 #define 定義符號和宏時，需要涉及幾個步驟。

• 在調用宏時，首先對參數(shù)進行檢查，看看是否包含任何由#define定義的符號。如果是，它們首先被替換。
• 替換文本隨后被插入到程序中原來文本的位置。對于宏，參數(shù)名被他們的值所替換。
• 最后，再次對結果文件進行掃描，看看它是否包含任何由#define定義的符號。如果是，就重復上述處理過程。

注意：
1. 宏參數(shù)和 #define 定義中可以出現(xiàn)其他 #define 定義的符號。但是對于宏，不能出現(xiàn)遞歸。
2. 當預處理器搜索 #define 定義的符號的時候，字符串常量的內容并不被搜索。

3.2.4 #和##  

如何把參數(shù)插入到字符串中？

首先我們看看這樣的代碼：

char* p = "hello ""bit\n";
printf("hello"" bit\n");
printf("%s", p);

這里輸出的是不是

hello bit ？

答案是確定的：是。

我們發(fā)現(xiàn)字符串是有自動連接的特點的。

1.使用 # ， 把一個宏參數(shù)變成對應的字符串

int i = 10;
#define PRINT(FORMAT, VALUE)\
 printf("the value of " #VALUE "is "FORMAT "\n", VALUE);
...
PRINT("%d", i+3);//產(chǎn)生了什么效果

最終的輸出的結果應該是：

the value of i + 3 is 13

## 的作用 

##可以把位于它兩邊的符號合成一個符號。 它允許宏定義從分離的文本片段創(chuàng)建標識符。 

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

注： 這樣的連接必須產(chǎn)生一個合法的標識符。否則其結果就是未定義的。

3.2.5 帶副作用的宏參數(shù)  

當宏參數(shù)在宏的定義中出現(xiàn)超過一次的時候，如果參數(shù)帶有副作用，那么你在使用這個宏的時候就可能出現(xiàn)危險，導致不可預測的后果。副作用就是表達式求值的時候出現(xiàn)的永久性效果。 例如：

x + 1 ; // 不帶副作用
x ++ ; // 帶有副作用

MAX宏可以證明具有副作用的參數(shù)所引起的問題。  

#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 ); // 輸出的結果是什么？

這里我們得知道預處理器處理之后的結果是什么：

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

所以輸出的結果是：

x=6 y=10 z=9 

3.2.6 命名約定 

一般來講函數(shù)的宏的使用語法很相似。所以語言本身沒法幫我們區(qū)分二者。 那我們平時的一個習慣是：

把宏名全部大寫 函數(shù)名不要全部大寫

3.3 #undef  

這條指令用于移除一個宏定義。

3.4 命令行定義

許多 C 的編譯器提供了一種能力，允許在命令行中定義符號。用于啟動編譯過程。

例如：當我們根據(jù)同一個源文件要編譯出一個程序的不同版本的時候，這個特性有點用處。（假如某個 程序中聲明了一個某個長度的數(shù)組，如果機器內存有限，我們需要一個很小的數(shù)組，但是另外一個機器內存大些，我們需要一個數(shù)組能夠大些。）

3.5 條件編譯

在編譯一個程序的時候我們如果要將一條語句（一組語句）編譯或者放棄是很方便的。因為我們有條件編譯指令。 比如說：

調試性的代碼，刪除可惜，保留又礙事，所以我們可以選擇性的編譯。

常見的條件編譯指令：

1.
#if 常量表達式
 //...
#endif
//常量表達式由預處理器求值。
如：
#define __DEBUG__ 1
#if __DEBUG__
 //..
#endif
2.多個分支的條件編譯
#if 常量表達式
 //...
#elif 常量表達式
 //...
#else
 //...
#endif
3.判斷是否被定義
#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：這里#undef是取消#define的定義 

 #ifdef 是判斷有沒有進行宏定義，如果沒有定義則就不執(zhí)行#ifdef里面的語句，#ifdef和#endif是配套使用的

總結

到此這篇關于C語言中程序環(huán)境和預處理的文章就介紹到這了,更多相關C語言程序環(huán)境和預處理內容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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