[C语言]-基础知识点梳理-编译、链接、预处理

news2024/9/30 17:38:10

前言

各位师傅大家好，我是qmx_07,今天来给大家讲解以下程序运行会经历哪些事情

翻译环境和运⾏环境

在ANSIC的任何⼀种实现中，存在两个不同的环境

  • 第1种是翻译环境，在这个环境中源代码被转换为可执⾏的机器指令（⼆进制指令）
  • 第2种是执⾏环境，它⽤于实际执⾏代码。

翻译环境

在这里插入图片描述

1.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（object code）。
2.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。
3.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。

预编译

预处理阶段主要处理那些源⽂件中 #开始的预编译指令

gcc -E test.c -o test.i //gcc预编译命令

效果:
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

为什么 test.i文件那么多内容？ 这是因为 预编译将头文件包含了进来

预编译效果:

  • 1.头文件的包含
  • 2.删除注释
  • 3.#define的替换等

编译

命令:

gcc -S test.i -o test.s //gcc编译命令

效果:
在这里插入图片描述
编译过程:将预处理后的⽂件进⾏⼀系列的 词法分析、语法分析、语义分析及优化，⽣成相应的
汇编代码⽂件

汇编

命令:

gcc -c test.s -o test.o //gcc汇编命令

效果:

在这里插入图片描述
汇编器:是将汇编代码转转变成机器可执⾏的指令，每⼀个汇编语句⼏乎都对应⼀条机器指令,就是根据汇编指令和机器指令的对照表⼀⼀的进⾏翻译，也不做指令优化

链接

  • 链接是⼀个复杂的过程，链接的时候需要把⼀堆⽂件链接在⼀起才⽣成可执⾏程序。
  • 链接过程主要包括：地址和空间分配，符号决议和重定位等这些步骤。
  • 链接解决的是⼀个项⽬中多⽂件、多模块之间互相调⽤的问题
    -在这里插入图片描述
  • test.c文件 并不知道Add的地址，add.c有定义，需要 将多个符号表合并，才能使用

运行环境

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

预处理详解

预定义符号

C语⾔设置了⼀些预定义符号，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

效果演示

在这里插入图片描述

define

define定义常量

#define MAX 1000
#define reg register //为 register这个关键字，创建⼀个简短的名字 
#define do_forever for(;;) //⽤更形象的符号来替换⼀种实现 
#define CASE break;case //在写case语句的时候⾃动把 break写上。

代码演示:
在这里插入图片描述

  • 注意：宏定义内容不要加；，容易出现问题

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
  • 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空⽩存在，参数列表就会被解释为stuff的⼀部分
案例

在这里插入图片描述

  • 这段代码 演示过程为 5+1*5+1 ，和结果36有误差
    在这里插入图片描述
  • 注意:括号要加全

宏替换规则

1.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。如果是，它们⾸先被替换。
2. 替换⽂本随后被插⼊到程序中原来⽂本的位置。对于宏，参数名被他们的值所替换。
3. 最后，再次对结果⽂件进⾏扫描，看看它是否包含任何由#define定义的符号。如果是，就重复上述处理过程

  • 注意: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。
  • 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

带有副作用的宏参数

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

#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

z = ( (x++) > (y++) ? (x++) : (y++));
  • x=6 y=10 z=9 ，这种情况我们可以使用x+1，不要使用自增自减符

宏和函数的对比

在这里插入图片描述
命名规定:宏定义全部大写
#undef:用来去除宏定义

#undef NAME

条件编译

编译⼀个程序的时候我们如果要将⼀条语句（⼀组语句）编译或者放弃是很⽅便的

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

文件包含

  • 如果有多个文件引用，那么在预编译阶段，就会多次加载该头文件内容，浪费资源，该怎么办呢？
#ifndef __TEST_H__
#define __TEST_H__
//头⽂件的内容 
#endif //__TEST_H__

或者

#pragma once

避免头文件重复引用

总结

程序的运行过程，预编译的相关内容理解，大家理解相关内容即可

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