秋已深
冬将至
人间至此秋色尽
一世繁华一世荒

程序的编译与预处理

  • 程序环境
    • 程序翻译环境
    • 程序执行环境
  • 程序预处理
    • 相关符号介绍
      • ️预定义符号
      • ️#define定义标识符
      • ️define定义宏
    • 宏和函数的对比
    • 其它预处理命名

程序环境

程序翻译环境

在这个环境中源代码被转换为可执行的机器指令。

程序执行环境

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；也有可能是意外终止。

程序预处理

相关符号介绍

️预定义符号

NULL：表示空指针，用于指示指针变量没有指向任何对象。

EOF：表示文件结束符，用于在文件输入时表示已经到达文件末尾。

sizeof：用于获取数据类型或变量所占用的内存空间大小。

const：用于声明常量，表示其值不可修改。

volatile：用于声明变量的值可能会在程序运行期间被意外修改。

signed：用于声明有符号类型的变量，可以表示正数和负数。

unsigned：用于声明无符号类型的变量，只能表示非负整数。

void：用于声明无类型类型的变量或函数，表示不返回任何值。

do-while：用于创建循环结构，先执行循环体，再判断循环条件。

for：用于创建循环结构，通常用于需要执行固定次数的循环操作。

if：用于条件判断，根据条件是否成立来执行不同的代码块。

switch：用于多分支条件判断，根据不同的条件执行不同的代码块。

while：用于循环结构，先判断循环条件，再执行循环体。

……

这些都是一些普通的预定义符号

__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

这些都是C语言内置的预定义符号。大家可以试着去编译下，看看效果，平常我们都很少用到。

️#define定义标识符

在C语言中，#define是预处理指令，它用来定义标识符或常量。当你使用#define定义一个标识符时，编译器会将其替换为你在定义时指定的文本。例如，你可以使用#define定义一个常量：

#define PI 3.14159//在这个例子中，当你使用PI时，编译器会将其替换为3.14159。
#definemax 100//在这个例子中，当你使用PI时，编译器会将其替换为3.14159。

️define定义宏

#define Add(x) ((x) * (x))//在这个例子中，Add(x)会被替换为((x) * (x))。//注意宏的参数在替换时需要用括号括起来，以避免因为运算符优先级产生的问题。//例如，如果你不使用括号，Add(x + 2)会被展开为x + 2 * x + 2，而不是你预期的(x + 2) * (x + 2)。

需要注意的是，#define定义的标识符在预处理阶段就会被展开，而不会在运行时进行计算。因此，使用宏进行计算可能会影响程序的性能。

注意：

  1. 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。
  2. 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。

宏和函数的对比

宏和函数在C语言中都用于实现代码的复用和简化，但它们在实现方式和用途上有一些不同。

执行方式：函数在程序运行时被调用，执行对应的代码块。宏在预处理阶段进行文本替换，不占用函数调用的时间和空间。

类型检查：函数具有强类型检查，编译器会检查函数参数类型和返回值类型。宏在替换时不会进行类型检查，容易出现错误。

安全性：函数是安全的，因为它们有参数类型检查和返回值。宏可能会出现错误或不安全的表达式。

调试：函数可以设置断点进行调试，而宏不能进行调试。

作用域：函数具有局部作用域，宏具有全局作用域。

性能：函数调用需要一定的开销，包括保存寄存器、栈操作等。宏替换没有这些开销，但可能会增加代码大小，降低运行速度。

使用场景：函数是可重用的代码块，通常用于封装复杂逻辑。宏通常用于替换简单的文本或常量，提高代码可读性。

在实际编程中，应根据具体需求选择使用宏还是函数。如果需要类型检查、安全性高或需要调试的代码块，应使用函数。如果需要替换简单的文本或常量，提高代码可读性，可以使用宏。

其它预处理命名

除了#define，C语言中还有其他一些预处理命名，包括：

#include：用于包含头文件，将头文件中的代码插入到程序中。

#ifndef、#define、#endif：用于防止头文件被重复包含。

#if、#elif、#else、#endif：用于条件编译，根据条件决定是否编译某段代码。

#warning：用于在编译时输出警告信息。

#error：用于在编译时输出错误信息。

#line：用于改变预处理器所报告的当前文件名和行号。

#pragma：用于改变编译器的特定设置。

这些预处理命名都是在编译阶段进行处理的，可以用来控制编译过程、生成特定代码或输出信息等。