程序环境跟预处理
1. 程序的翻译环境跟执行环境
在ANSI C 的任何一种实现中,存在两个不同的环境。(ANSI C是由美国国家标准协会(ANSI)及国际标准化组织(ISO)推出的关于C语言的标准。)
第一种是翻译环境,在这个环境中源代码被转换为可执行的机器指令。
第二种是执行环境,它用于实际执行代码。
2. 编译加链接
2.1 编译环境
- 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函数库,将其需要的函数也链接到程序中。
2.2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。
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
这些预定义符号都是语言内置的。
例如:
int main()
{
printf("%s\n", __FILE__);
printf("%d\n", __LINE__);
printf("%s\n", __DATE__);
printf("%s\n", __TIME__);
return 0;
}
3.2 #define
3.2.1 #define定义标识符
语法:#define name stuff
例如:
#define MAX 100000
#define reg register //为 register这个关键字,创建一个简短的名字
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)。
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。
例如:
#define SQUARE(x) x*x
int main()
{
int a = 5 ;
printf("%d\n", SQUARE(a+1));
return 0;
}
这个代码大眼一看可能感觉结果是36,实际输出结果为11。
那是因为在预处理阶段代码被替换为如下的代码了
printf("%d\n", a + 1 * a + 1);
*优先级高于+,所以出现了上面的情况。
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 SQUARE(x) (x)*(x)
结果也自然就是36了。
3.2.3#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,它们首先被替换。
- 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。
3.2.4 宏跟函数的对比项目
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 |
3.3 #undef
这条指令用于移除一个宏定义。
例如:
#define M 100
#include<stdio.h>
int main()
{
printf("%d\n", M);
return 0;
}
#undef M
printf("%d\n", M);