C语言程序环境与预处理

1.程序的编译环境与执行环境

• 在ANSI C的任何一种视线中，都有两个环境
• 第一种是编译环境，在这个环境下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

翻译环境

• 组成一个程序的每个源文件通过编译过程转换成目标代码。
• 每个目标文件由链接器捆绑在一起，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，将自己需要的函数也链接到程序中。

编译本身也有几个阶段

运行环境

• 程序必须载入内存中。在有操作系统的情况下，一般由操作系统完成。在独立的环境中，程序的载入必须由手工来完成，也可以是通过可执行代码置入只读内存来完成。
• 程序执行开始，接着调用main函数。
• 开始执行程序代码。程序使用一个运行的堆栈，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整个执行的过程中一直保留它们的值。
• 终止程序，正常终止main函数，也可能意外终止。

预处理部分

_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ＡＮＳＩＣ，其值为一，否则未定义

这些预定义符号都是语言内置的。当开始执行代码时自动会被赋值。

define定义标识符

#define name stuff

在define定义标识符的时候，不要再后面加上；加上的话容易导致语法错误。

define定义宏

#define 机制包括一个规定，允许把参数替换到文本中，这种实现通常称为宏或定义宏
宏的声明方式

#define name( parament-list )stuff

其中 parament-list是一个由逗号隔开的符号表，他们可能出现在stuff中

注意：

1. 参数列表的左括号必须与name紧邻
2. 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。
   但值得注意的是当我们进行宏定义的时候，常常会因为运算符的先后顺序而产生错误，所以当我们进行宏定义的时候，多次且正确的使用括号来保证运算结果的正确性。

#define 替换规则

在程序中扩展#define定义符号和宏时，需要执行几个步骤。

3. 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。如果有贴他们首先被替换。
4. 替换文本随后被插入到程序原本的位置，参数名等被他们的值替换。
5. 替换完成后再次进行扫描如果有#define定义的符号再次执行上面的过程。
6. 宏不能出现递归
7. 当预处理阶段搜索#define定义的符号时，字符串常量不会被搜索。

#和##

#的作用
当我们在程序写出这样的代码

printf("love","you");

在程序正常运行中会正确打印出loveyou，所以我们可以得出字符串有自动链接的特性。
那我们可以把字符串作为宏参数将字符串放在字符串里。

#define print(change,result) printf("the result is"change"%d",result);

使用# 把一个宏参数变成对应的字符串。

#define print(change,result) printf("the result of "#result" is"change"",result);

##的作用
##可以把位于它两边的符号合成一个符号。

#define ADD(num,value) sum##num += value;
ADD(5,10);//给sun加10

这种链接必须产生一个合法的标识符，否则结果未定义

宏参数的副作用

• 当宏参数在宏定义中出现超过一次的时候，如果参数带有副作用，在后面使用这个宏的时候就会产生不可预测的后果。

x+1;//无副作用
x++;//有副作用

宏是在预处理阶段进行替换，若果有副作用就无法预测。

宏和函数的对比

属性	#define定义宏	函数
代码长度	每次使用时，宏代码会被插入到程序中，代码的长度会大幅增加	函数代码只出现在一个地方，使用时进行调用
执行速度	更快	存在建立函数栈帧和销毁，代价更大，相对较慢
操作符优先级	宏参数的求值是所在周围表达式的上下文环境，所以在使用时尽可能的多使用括号	函数参数只在调用传值一次，所以结果更容易预测
带有副作用的参数	参数可能会被替换到宏体的多个位置	函数参数只在传参的时候求值一次，更容易控制
参数类型	宏的参数合法使用，可以使用任何参数	不同的函数的参数类型不同
调试	宏是不能调试的	函数可以逐语句进行调试
递归	宏不能递归	函数可以递归