【C语言(十七)】

编译和链接

一、翻译环境和运行环境

1.1、翻译环境?

如果再把编译器展开成3个过程，那就变成了下面的过程：

1.1.1、?预处理（预编译）

在预处理阶段，源文件和头文件会被处理成为.i为后缀的文件。

在 gcc 环境下想观察?下，对 test.c 文件预处理后的.i文件，命令如下：

gcc -E test.c -o test.i?

预处理阶段主要处理那些源文件中#开始的预编译指令。?如：#include,#define，处理的规则如下：?

1.1.2、编译

编译过程的命令如下：

gcc -S test.i -o test.s

对下面代码进行编译的时候，会怎么做呢？假设有下面的代码：

array[index] = (index+4)*(2+6);

1.1.2.1、词法分析：

上面程序进行词法分析后得到了16个记号：?

1.1.2.2、语法分析

1.1.2.3、语义分析

1.1.3、汇编

汇编的命令如下：

gcc -c test.s -o test.o?

1.1.4、链接?

test.c ?

#include <stdio.h>
//test.c
//声明外部函数
extern int Add(int x, int y);
//声明外部的全局变量
extern int g_val;
int main()
{
	int a = 10;
	int b = 20;
	int sum = Add(a, b);
	printf("%d\n", sum);
	return 0;
}

add.c

int g_val = 2022;
int Add(int x, int y)
{
	return x + y;
}

我们已经知道，每个源文件都是单独经过编译器处理生成对应的目标文件。

?

1.2、运行环境

预处理详解?

一、预定义符号

C语言设置了?些预定义符号，可以直接使用，预定义符号也是在预处理期间处理的。

__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

举个例子：

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

二、#define定义常量

基本语法：#define name stuff

举个例子：?

# define MAX 1000

# define reg register // 为 register 这个关键字，创建?个简短的名字

# define do_forever for( ; ; ) // 用更形象的符号来替换?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?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__ )

续行符相当于转义字符，将'\n'转义，将换行符转义后换行将不再是换行而是变成一行。

思考：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 ;

三、#define定义宏?

下面是宏的申明方式：?

#define name( parament-list ) stuff

其中的 parament-list 是?个由逗号隔开的符号表，它们可能出现在stuff中。

注意：

举例：?

#define SQUARE( x ) x * x

警告：

int a = 5 ;

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

printf ("%d\n",a + 1 * a + 1 ); ?

#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?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));

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?对括号就可以了。

#define DOUBLE( x ) ( ( x ) + ( x ) )?

提示：

四、带有副作用的宏参数?

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？

这里我们得知道预处理器处理之后的结果是什么：

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

所以输出的结果是：x=6 y=10 z=9

五、宏替换的规则 ?

在程序中扩展#define定义符号和宏时，需要涉及几个步骤。?

注意：?

六、宏函数的对比

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

那为什么不用函数来完成这个任务？

原因有?：

和函数相比宏的劣势：

宏有时候可以做函数做不到的事情。比如：宏的参数可以出现类型，但是函数做不到。

# define MALLOC(num, type)\

(type )malloc(num *? sizeof(type))

...

// 使用

MALLOC( 10 , int ); // 类型作为参数

// 预处理器替换之后：

( int ) malloc ( 10 *? sizeof ( int ));

宏和函数的?个对比:

七、#和##?

7.1、#运算符?

#define PRINT(n) printf("the value of "#n " is %d", n); ?

当我们按照下面的方式调用的时候：

printf ( "the value of " "a" " is %d" , a);

运行代码就能在屏幕上打印：

the value of a is 10

7.2、## 运算符

比如：?

int int_max ( int x, int y)

{

return x>y?x:y;

}

float float_max ( float x, float y)

{

return x>y?x:y;

}

但是这样写起来太繁琐了，现在我们这样写代码试试：

// 宏定义

# define GENERIC_MAX(type) \

type type##_max(type x, type y)\

{ \

return (x>y?x:y); \

}

使用宏，定义不同函数：

GENERIC_MAX( int ) // 替换到宏体内后 int##_max 生成了新的符号 int_max 做函数名

GENERIC_MAX( float ) // 替换到宏体内后 float##_max 生成了新的符号 float_max 做函数名

int main ()

{

????????//调用函数

????????int m = int_max( 2 , 3 );

????????printf ( "%d\n" , m);

????????float fm = float_max( 3.5f , 4.5f );

????????printf ( "%f\n" , fm);

????????return 0 ;

}

输出：

在实际开发过程中##使用的很少，很难取出非常贴切的例子。

八、命名约定?

九、#undef

这条指令用于移除?个宏定义。

十、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 ;

}

编译指令：

//linux 环境演示

gcc -D ARRAY_SIZE= 10 programe.c

十一、条件编译 ?

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。

#include <stdio.h>
#define __DEBUG__
int main()
{
	int i = 0;
	int arr[10] = { 0 };
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		arr[i] = i;
		#ifdef __DEBUG__
		printf("%d\n", arr[i]);//为了观察数组是否赋值成功。 
		#endif //__DEBUG__
	}
	return 0;
}

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

十二、头文件的包含?

12.1、头文件被包含的方式：

12.1.1、本地文件包含 ?

#include "filename"

Linux环境的标准头文件的路径：

/usr/include

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。

12.1.2、库文件包含

#include <filename.h>

12.2、嵌套文件包含

test.c

#include "test.h"
#include "test.h"
#include "test.h"
#include "test.h"
#include "test.h"
int main()
{

	return 0;
}

void test();
struct Stu
{
	int id;
	char name[20];
};

每个头文件的开头写：?

# ifndef __TEST_H__

# define __TEST_H__

// 头?件的内容

# endif //__TEST_H__

或者

# pragma once

就可以避免头文件的重复引入。

十三、其他预处理指令

# error

# pragma

# line

...

不做介绍，自己去了解。

# pragma pack() 在结构体部分介绍。

参考《C语言深度解剖》学习