C语言编译和链接-创新互联
- 引言
- 翻译环境
- 运行环境
- 声明
- 一、预定义符号
- 二、#define 符号
- 1. #define 定义标识符
- 2. #define 定义宏
- 宏带来的陷阱
- 宏的两个特殊的使用场景
- ① 使用 #，把一个宏参数变成对应的字符串
- ② 使用 ##，将两个宏参数合并成一个符号
- 宏参数的使用
- 3. #define 定义宏和函数的区别
- 4. #undef
- 三、头文件包含
- 嵌套头文件
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，源代码被转换为可执行的二进制指令。
翻译环境即我们日常使用编译器，将一个 " test.c " 的文件最终变成一个 " text.exe " 的可执行文件的一个过程。
第二种是运行环境，它用于实际执行代码。
运行环境一般是由操作系统对 " test.exe " 可执行文件进行解析执行的结果。
一图说明翻译环境 (C语言 源程序转换成可执行文件的过程)：
程序执行的过程：
① 一般来说，程序先是被操作系统载入到内存中。在独立的环境中，程序的载入也可能是通过可执行代码置入只读内存来完成。
② 程序运行开始，接着便调用 main 函数。
③ 操作系统开始执行程序代码。这个时候程序将使用一个运行时堆栈，用来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它们的值。
④ 终止程序。操作系统正常终止 main 函数，也有可能是意外终止。
声明由于翻译环境中的编译、汇编涉及到过多的汇编代码知识。运行环境涉及到了的操作系统的知识。所以它们不在本篇博客讨论范围内，那么本篇博客的后续内容，我将只展开讨论 C语言 预编译的过程和其对应的一些细节。
一、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#include#define MAX 100
#define STR "hello world"
int main() {int n = MAX;
// 预处理后变成：int n = 100;
char arr[] = STR;
// 预处理后变成：char arr[] = "hello world";
printf("%d\n", n);
printf("%s\n", arr);
return 0;
}
// 输出结果：
// 100
// hello world #include#define MAX(x,y) (x>y?x:y)
int main() {int a = 10;
int b = 20;
int n = MAX(a, b);
// 预处理后变成：int n = (a>b?a:b);
printf("%d\n", n);
return 0;
}
// 输出结果：20 程序清单1：
#include#define SQL(x) x*x
int main() {int n = 9;
int result1 = SQL(n);
// 预处理后变成：result1 = n*n;
int result2 = SQL(n + 1);
// 预处理后变成：int result2 = n+1*n+1;
printf("%d\n", result1 );
printf("%d\n", result2);
return 0;
}
// 输出结果：
// 81
// 19 从上面的第二个输出结果来看，宏带来了运算符优先问题。由于 #define 在定义宏的时候，是直接对参数进行替换的。所以我们第二个预期为 " 100 " 的结果，最终变成了 19.
程序清单2：
我们可以利用加括号的方式，来解决优先级的运算符的问题。
#include#define SQL(x) ((x)*(x))
int main() {int n = 9;
int result1 = SQL(n);
// int result1 = ((n)*(n));
int result2 = SQL(n + 1);
// int result2 = ((n+1)*(n+1));
printf("%d\n", result1);
printf("%d\n", result2);
return 0;
}
// 输出结果：
// 81
// 100 #include#define PRINT(N) printf("the value of "#N" is %d\n", N)
int main() {int a = 10;
PRINT(a);
// 预处理后变成：printf("the value of ""a"" is %d\n", a);
int b = 20;
PRINT(b);
// 预处理后变成：printf("the value of ""b"" is %d\n", b);
return 0;
}
// 输出结果：
// the value of a is 10
// the value of b is 20 #include#define MERGE(str1, str2) str1##str2
int main() {int class_room = 123;
printf("%d\n", MERGE(class_, room));
// 预处理后变成：printf("%d\n", class_room);
return 0;
}
// 输出结果：123 #include#define MAX(a, b) ( (a) >(b) ? (a) : (b) )
int main() {int x = 5;
int y = 8;
int z = MAX(x++, y++);
// int z = ((x++) >(y++) ? (x++) : (y++));
// ->int z = ((5++) >(8++) ? (x++) : (y++)); // x=6, y=9
// ->int z = ((6) >(9) ? (x++) : (9++));
// ->int z = 9++; // x=6, y=10, z=9
printf("x=%d y=%d z=%d\n", x, y, z);
return 0;
}
// 输出结果：x=6 y=10 z=9 从上面的程序来看，原本我们是想求两个数中大的一个数值，但由于自增所带来改变自身值的问题，导致宏参数在宏使用的时候，被修改了。这就间接地导致了上面的 x、y、z 的值也被修改了。
所以，我们可以得出结论：当宏参数在宏的定义中出现超过一次的时候，如果宏参数影响本身的值，那么后续在使用这个宏的时候就可能出现不可预测的后果。按照当前的程序来看还好些，如果自增自减用的再复杂一些，你很难想象底层是怎么参与运算的。
3. #define 定义宏和函数的区别| #define 定义宏 | 函数 | |
|---|---|---|
| 执行速度 | 更快 | 相对宏的速度较慢，函数调用和函数返回都需要开销 |
| 调试 | 宏不能够调试 | 函数可以调试 |
| 递归 | 宏不能够递归 | 函数可以递归 |
| 命名 | 一般宏的名字全部大写 | 函数名不需要全部大写 |
#undef 用于移除一个宏定义，如下面的 error 注释 上面的一行，就是移除了 MAX 这个宏。之后再次使用的时候，就没有 MAX 这个定义了。
#include#define MAX(x,y) (x>y?x:y)
#define MIN -100
int main() {int a = 10;
int b = 20;
int n = MAX(a, b);
// int n = (a>b?a:b);
printf("%d\n", n);
#undef MAX
int n = MAX(a, b); // error
return 0;
} 在引言的地方，我提到了 #include 头文件包含属于预编译的过程，它其实也是进行了相关的文本替换。但 C语言 的头文件分为两种，第一种是和库相关的库文件；第二种是本地文件包含。
如下面的程序：
注释1 为库文件包含，查找头文件的时候是直接去标准路径下去查找，如果找不到就提示编译错误。
注释2 为本地文件包含，查找策略：先在源文件所在目录下查找，如果该头文件未找到，编译器就像查找库函数头文件一样在标准位置查找头文件。如果找不到就提示编译错误。
#include// 1
#include "function.h" // 2 #include "function.h"
#include "function.h"
#include "function.h"如上所示，如果我们在程序中重复引入头文件，就会在预编译的情况下，带来重复的文本替换。例如上面引入了三个头文件，那么在预编译时，就会存在三个同样的文本替换，这也被称为嵌套了头文件。
如果预编译期间存在重复的文本内容，在后续的编译过程中，一定存在效率的降低。那么，如何解决头文件的重复引入呢？
① 使用条件编译解决：
#ifndef __TEST_H__
#define __TEST_H__
#endif② 使用 #pragma：
#pragma once你是否还在寻找稳定的海外服务器提供商？创新互联www.cdcxhl.cn海外机房具备T级流量清洗系统配攻击溯源，准确流量调度确保服务器高可用性，企业级服务器适合批量采购，新人活动首月15元起，快前往官网查看详情吧
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