程序环境和预处理

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

⭐第一种是翻译环境，在这个环境中源代码被转换成可执行的机器指令。

⭐第二种是执行环境，它用于实际执行代码。

2.详解编译+链接

2.1翻译环境

♥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

♥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

⭐如何查看编译期间的每一步发生了什么呢？

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。

2.3 运行环境

1.程序必须载入内存，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，程序的载入由手工安排，也可能是通过可执行代码植入只读内存来完成。

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。

注：

介绍一本书《程序员的自我修养》

3.预处理详解

3.1预定义符号

这些预定义符号都是语言内置的。

3.2#define

3.2.1#define定义标识符

语法：
#define name stuff

提问：

在define定义标识符的时候，要不要在最后加上 ; ?

比如：

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

#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的空白存在，参数列表就会被解释为stuff的一部分。

如：

#define SQUARE( x )  x * x

这个宏接受一个参数X

如果在上述的声明之后，你把

SQUARE(5);

这行代码置于程序中，预处理器就会用下面的表达式替换上面的表达式；

5*5

 #define SQUARE(X) (X)*(X)

这样的预处理之后就产生了预期的效果：

这样打印的是什么呢？？？？？？？？？？

警告：

看上去好像打印的是100，但是实际上打印的是55；

因为替换后是这样的：
printf ("%d\n",10 * (5) + (5));

乘法运算的优先级先于宏定义的加法，所以就出现了55；

这个问题的解决方法就是在宏定义的表达式两边在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。

3.2.3 #define 替换规则

3.2.4#和##

#define PRINT(FORMAT, VALUE)\
printf("the value is "FORMAT"\n", VALUE);
PRINT("%d", 10);

这里只有当字符串作为宏参数的时候才可以把字符串放在字符串中。
1. 另外一个技巧是：
使用 # ，把一个宏参数变成对应的字符串。
比如

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？

注：
这样的连接必须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出现超过一次的时候，如果参数带有副作用，那么你在使用这个宏的时候就可能
出现危险，导致不可预测的后果。副作用就是表达式求值的时候出现的永久性效果。
例如：

这里我们得知道预处理器处理之后的结果是什么：

3.2.6宏和函数对比

宏通常被应用于执行简单的运算。
比如在两个数中找出较大的一个。

#define MAX(a, b) ((a)>(b)?(a):(b))

3. 宏由于类型无关，也就不够严谨。
4. 宏可能会带来运算符优先级的问题，导致程容易出现错。

3.2.7命名约定

3.3#undef

3.4命令行定义

#include <stdio.h>
int main()
{
  int array [ARRAY_SIZE];
  int i = 0;
  for(i = 0; i< ARRAY_SIZE; i ++)
 {
    array[i] = i;
 }
  for(i = 0; i< ARRAY_SIZE; i ++)
 {
    printf("%d " ,array[i]);
 }
  printf("\n" );
  return 0;
}

//linux 环境演示
gcc -D ARRAY_SIZE=10 programe.c

3.5条件编译

        #ifdef __DEBUG__
        printf("%d\n", arr[i]);//为了观察数组是否赋值成功。
        #endif //__DEBUG__
        }
                return 0;
        }

1.
#if 常量表达式
//...
#endif
//常量表达式由预处理器求值。
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

3.6文件包含

我们已经知道， #include 指令可以使另外一个文件被编译。就像它实际出现于 #include 指令的地方一样。

这种替换的方式很简单：
预处理器先删除这条指令，并用包含文件的内容替换。
这样一个源文件被包含10次，那就实际被编译10次。

3.6.1头文件被包含的方式

VS环境的标准头文件的路径：

C:\Program Files (x86)\Microsoft Visual Studio 12.0\VC\include
//这是VS2013的默认路径

注意按照自己的安装路径去找

库文件包含

#include

查找头文件直接去标准路径下去查找，如果找不到就提示编译错误。
这样是不是可以说，对于库文件也可以使用 “” 的形式包含？
答案是肯定的，可以。
但是这样做查找的效率就低些，当然这样也不容易区分是库文件还是本地文件了。

3.6.2嵌套文件包含

comm.h和comm.c是公共模块。
test1.h和test1.c使用了公共模块。
test2.h和test2.c使用了公共模块。
test.h和test.c使用了test1模块和test2模块。
这样最终程序中就会出现两份comm.h的内容。这样就造成了文件内容的重复。
如何解决这个问题？
答案：条件编译。
每个头文件的开头写：

#ifndef __TEST_H__
#define __TEST_H__
//头文件的内容
#endif  //__TEST_H__
#pragma once