程序环境和预处理
程序的翻译环境
1.翻译环境：将源代码转为可执行的机器指令。
程序的执行环境
1.执行环境：用于实际执行代码。
详解：C语言程序的编译+链接
1.要了解的名词：源文件 （c），目标文件（obj） 编译器 ，链接器 ，链接库，可执行程序。
2.源文件（可多个） ——> 编译器（每个源文件对应一个）——>目标文件——> 链接器(将目标文件捆在一起) ——>可执行程序。
链接库——> 链接器 ——>可执行程序。
（会引入标准C函数库中任何被该程序所用到的函数，它还可以搜索程序员个人的程序库）
3.编译（阶段）：1.预处理阶段 ， 2. 编译 ，3.汇编 ，4.链接。
1.预处理阶段：gcc -E test.c -o test.i 预处理完成之后就停下来，预处理之后产生的结果都放在test.i文件。
2.编译：gcc -S test.i -o test.s 经过语法分析 ，词法分析 ，语义分析 ，符号分析 产生的都放入test.s文件。
3.汇编：gcc -C test.s -o test.o 合并段表 ，符号表的合并和符号表的重定位。完成汇编产生test.o文件。
4.链接：gcc test.o -o test 。零散的目标文件、库整合，解决符号依赖，产出真正能跑的程序。
5.一步到位：gcc test.c -o test
4.程序执行过程：
- 程序载入：依赖环境，有操作系统时由系统完成，独立环境下需手工或通过可执行代码置入只读内存等方式载入内存 。
- 执行启动：程序执行后调用
main函数 。- 代码执行：用运行时堆栈存局部变量和返回地址，也可用静态内存，其中变量值在程序执行全程保留 。
- 程序终止：分正常（
main函数正常结束 ）和意外终止情况 。
预定义符号介绍
__FILE__ //编译时，会自动替换成当前源文件的名字（带路径） 。比如你写代码的文件叫test.c，它就变成"test.c"（具体可能带完整路径，看编译器）。__LINE__ //替换成当前代码所在的行号 。比如代码写在第 10 行，它就变成10，用来调试、定位代码位置很方便。__DATE__ //替换成文件编译的日期 ，格式是"MMM DD YYYY"（比如"Jun 29 2025"）__TIME__ //替换成文件编译的时间 ，格式是"HH:MM:SS"（比如"14:30:00"）。__STDC__ //如果编译器遵守 ANSI C 标准（比如常见的 GCC、Clang 基本都满足），它的值就是1；不遵守的话，可能没定义（或者值不是 1 ）。用来判断编译器是否符合标准。
1.解释：这是 C 语言里的预定义符号，是编译器内置的，不用自己定义就能直接用，作用是在编译时获取一些环境信息。
2.例子：
printf("file:%s line:%d\n", __FILE__, __LINE__); 编译时：
__FILE__ 会被替换成你当前代码文件的名字（比如 " test.c " ）。
__LINE__ 会被替换成这行代码所在的行号（比如代码在第 5 行，就变成5 ）。
运行后，输出就会是:file:test.c line:5 （假设文件是 test.c ，代码在第 5 行 ），相当于动态 “打印出代码在哪个文件、哪一行”，调试时能快速定位问题。
预处理指令#define
1. 基本语法
用 #define name stuff 格式，把 name 定义为 stuff ，编译前会做「文本替换」，让代码更灵活、简洁。(一般用大写字母)
2. 常见用法示例
- 常量定义：如
#define MAX 1000，用MAX代替数值，方便修改、增强可读性。 - 简化关键字：如
#define reg register，给关键字起简短别名，写代码更顺手。 - 语法简化 / 自定义逻辑：
#define do_forever for(;;)：用更直观的名字封装逻辑（这里是无限循环）。#define CASE break;case：写case时自动加break，减少重复代码（利用预处理自动补充逻辑）。
- 多行定义：若
stuff过长，除最后一行外，每行末尾加\（续行符）。
————问题：define定义后面要加；吗？
——回答：最好不要，它就像当于替换的，你加；号，如果你要用这个name ，会一不小心再+；号：会导致程序报错。
3.定义宏函数
// 计算平方的宏（存在隐患）
#define SQUARE(x) x * x
// 改进版：添加括号避免优先级问题
#define SQUARE(x) ((x) * (x))
// 安全的数值计算宏
#define DOUBLE(x) ((x) + (x))宏和函数的对比
| 属性 | 宏定义 | 函数 |
|---|---|---|
| 代码长度 | 每次使用时插入代码，可能导致程序膨胀 | 代码集中，仅在调用时执行 |
| 执行速度 | 无函数调用开销，速度更快 | 存在调用和返回开销 |
| 类型安全 | 类型无关，可能引发隐式错误 | 类型严格检查，更安全 |
| 副作用处理 | 参数可能被多次求值，副作用难控 | 参数仅求值一次，结果可控 |
| 调试支持 | 无法单步调试 | 支持完整调试 |
| 递归能力 | 不支持递归 | 支持递归调用 |
预处理操作符#和##的介绍
1.#：将参数转换为字符串。
#define PRINT(value) printf("值为: " #value "\n", value)
PRINT(10); // 输出：值为: 102.##：连接两个符号为一个标识符
#define CONCAT(name, num) name##num
int CONCAT(var, 1) = 100; // 等价于 int var1 = 100;这样的连接必须产生一个合法的标识符。否则其结果就是未定义的。
3.副作用：表达式求值时产生的永久性效果，比如 x++（会改变 x 的值，属于有副作用）；而 x + 1 不改变 x 原值，无副作用。
若宏参数在宏定义中多次出现，且参数带副作用（如 x++ 这类改变变量值的操作 ），宏展开后会因参数重复执行副作用，导致结果不可预测。
4.例子：
#define MAX(a, b) ((a) > (b) ? (a) : (b)) ，当传入带副作用的参数（如 x++、y++ ）：
z = MAX(x++, y++);
//宏展开后变为
z = ((x++) > (y++)) ? (x++) : (y++);由于 x++、y++ 多次执行，最终 x、y、z 的结果会因副作用叠加，出现不符合预期的情况（比如示例里最终 x=6、y=10、z=9 ）。
预处理指令 #include
#include
直接在标准库路径中查找适用于包含系统头文件
#include "filename.h"
先在当前源文件目录查找，再查找标准路径适用于包含自定义头文件
嵌套头文件的解决方案
当多个头文件相互包含时，可能导致内容重复编译，解决方案：
- 使用
#ifndef/#define/#endif包裹头文件内容 - 使用
#pragma once指令（现代编译器支持）
预处理指令 #undef
1.解释：C 语言预处理指令，作用是移除（取消定义 ）之前用 #define 定义的宏。比如 #undef NAME 就是移除名为 NAME 的宏定义，常用于宏的重新定义场景，重新定义前需先移除旧定义 。
条件编译
条件编译允许根据不同条件选择性编译代码，常用于：
1.调试代码的开关控制
2.跨平台代码适配
3.版本差异化处理
基础条件编译
#define DEBUG_MODE 1
#if DEBUG_MODE
printf("调试模式已开启\n");
// 调试相关代码
#endif多分支条件编译
#if defined(OS_WINDOWS)
// Windows 平台代码
#elif defined(OS_LINUX)
// Linux 平台代码
#else
// 其他平台代码
#endif定义检查编译
// 方式一
#ifdef CONFIG_FEATURE_A
// 启用功能A的代码
#endif
// 方式二
#if defined(CONFIG_FEATURE_B)
// 启用功能B的代码
#endif头文件防重复包含
// 传统方式
#ifndef __MY_HEADER_H__
#define __MY_HEADER_H__
// 头文件内容...
#endif // __MY_HEADER_H__
// 现代方式（部分编译器支持）
#pragma once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