C语言--编译和链接

1.翻译环境

计算机能够执行二进制指令，我们的电脑不会直接执行C语言代码，编译器把代码转换成二进制的指令；

我们在VS上面写下printf("hello world");这行代码的时候，经过翻译环境，生成可执行的exe文件，这个主要是编译器完成，生成可执行的文件以后，要进行运行，这个运行主要是由我们的操作系统决定的；

windows环境下面，.c文件经过编译器（cl.exe)的处理，生成.obj的目标文件，这个里面可能会有多个源文件，每个源文件都会生成各自的目标文件，这个过程就叫做编译；目标文件和链接库经过链接器（link.exe)的处理就生成了可执行文件，这个过程叫做链接；

2.预处理（简介）

编译其实是分3个过程的，分别是预处理生成.i文件，编译生成.s文件，汇编生成.o文件；

预处理的时候会展开头文件，处理编译指令，删掉我们写的注释（通过这个地方我们也可以看出来注释是写给我们程序员自己看的，并不会真正的到目标文件里面），预处理主要是处理那些以#开头的指令；

3.编译

词法分析，语法分析，语义分析，主要是把C代码（我们可以读懂）转换成为汇编代码（我们无法读懂）；

词法分析：将源代码程序被通过扫描器简单的进⾏词法分析，把代码中的字符分割成⼀系列 的记号（关键字、标识符、字⾯量、特殊字符等）；

语法分析是以表达式为节点生成语法树；

语义分析主要是进行数据类型的区分，以及数据类型的匹配；

汇编是把汇编代码转换成为机器指令，机器指令就是我们常说的二进制指令；

4.链接

解决一个项目里面多文件，多模块之间可以相互调用，进行地址和空间分配；把多个目标文件进行合并；这个时候我们就是合并相同的函数的地址（会取函数的有效地址），地址修订的过程就叫做重定位，这样不同的函数之间就可以相互调用；

5.预处理（详细）

（1）预处理符号

int main()
{
	printf("%s\n", __FILE__);
	printf("%s\n", __DATE__);
	printf("%s\n", __TIME__);
	printf("%d\n", __LINE__);
	return 0;
}

这些符号就是已经存在的，我们可以直接进行使用，第一个是打印文件的名字，第二个是创建的日期，第三个打印创建的日期，第四个是行号；这个日期和时间是文件被编译的瞬间的时间和日期

（2）#define

#define可以定义符号常量，这个符号在代码里面出现的时候都会被替换为对应的内容；

#include<stdio.h>
#define MAX 1000
#define ASD "hello world"
int main()
{
	printf("%d\n", MAX);
	printf("%s\n", ASD);
	return 0;
}

对于#define定义符号的时候，我们不需要在结尾加上分号，这个时候加上分号就是多余的；

由此可见，如果加上分号，会让编译器默认为你的定义是后面带上分号的1000，这个问题很常见，例如下面的判断语句；

这个简单的if.....else语句报错的原因就是我们加了分号，因为在默认的情况下，如果没有中括号,if只会执行一条语句，但是这个地方MAX自带分号，结尾又有一个分号，相当于是2个语句，所以轮到else执行的时候就会报错；

#define也可以定义宏，下面就是一个具体的案例：

宏的定义类似于函数，但是括号里面没有参数，预处理以后就变成了int ret=a*a;就相当于把a带入define里面的x，把宏体替换回主函数里面的ret语句，下面我们使用表达式进行代换，看看结果：

可能在我们的直觉里面，a+1=6,6*6=36，但是最后打印输出的结果确是11，为什么会这样呢，实际上他在替换的时候，是这样进行替换的，a+1*a+1,我们计算的时候会把a+1看作一个整体，但是预处理不会，他会先计算乘法1*a=5,5+5+1=11,打印输出结果；如果我们想要得到正确结果，我们可以加上中括号就可以了：

因此用于对数值表达式进行求值的宏定义的时候，我们应该带上括号；否则参数会和就近的运算符结合进行运算，可能无法达到我们想要的结果；

（3）带有副作用的宏

什么叫做副作用呢，我们通过一个简单的例子理解一下：

这个例子里面第一个表达式计算以后a=11,b=10,第二个表达式计算以后a=11,b=11,这个时候我们就可以说，++具有副作用，因为他在赋值的同时，把b的数值也给改变了；

下面我i们学习一下宏的副作用：

这个例子是想要说明使用宏求最大值的时候，这个例子里面替换以后就是：

（a++）>(b++)?(a++):(b++)a++以后先使用后加加，就是带进去的值是3，a的值是4，同理，b++带进去的值是5，b的值是6，但是3>5显然不对，因此执行后半句，也就是b++,这个时候b本来就是6了，加加就会变成7，由此可见，这个过程加加执行了2次，可能并不是我们想要的结果，而且具有不确定性，如果是前面的大，就会是a++执行2次，我们称这种现象叫做宏的副作用；

（4）宏和函数

宏和函数其实是各有利弊的，概括起来，我们可以这样讲，通过前面的一些案例，我们也发现了宏和函数貌似具有一些相似的功能，我们在处理一些比较简单的问题的时候,我们可以使用宏，因为相比较于函数，宏的执行速度和效率会比函数高，因为函数就会涉及到函数的调用以及函数的返回，这些过程我们使用宏都不会遇到，因此使用宏可以节省时间，但是宏自身也是有弊端的，因为宏对于参数的要求不像函数那样严格，因此我们使用的时候可能会出现问题，而且像我们前面提到的，宏的使用可能会出现我们难以预料的副作用，还涉及运算符号的优先级的结合问题；但是函数会在类型完全匹配的时候才回去进行调用，这个方面函数更加保险；

（5）命名规则

这个是我们一般遵守的规则，这个可以用来区分一般的函数和宏的定义，宏在定义的时候一般都是全部大写，但是函数不会全部大写；

（6）条件编译

下面我们认识一些常见的条件编译指令，

#if  #endif指令

int main()
{
#if 0
	int a = 10;
	int b = 20;
	printf("%d", a + b);
	return 0;
#endif
}

这个地方因为在#if的后面是0，所以在条件编译里面的代码就不会被执行了，

#define MAX 0
int main()
{
#if MAX
	int a = 10;
	int b = 20;
	printf("%d", a + b);
	return 0;
#endif
}

（7）头文件的包含

我们使用的包含自己的文件就是使用双引号，包含库里面的文件就是使用尖括号，这两者的区别就是：使用双引号包含会先从当前的文件路径下面进行寻找，找不到的话再到库里面去寻找，使用尖括号就会直接到库里面去寻找，当然，#include<stdio.h>我们都知道这个是库里面的，但是如果我们使用双引号代替尖括号，也可以运行，因为在当前的目录下面找不到，最后还是会到库里面去找，但是这样就浪费时间，我们一般不会这样做；

我们不同的文件相互包含，可能会出现头文件被多次包含的问题，这样做的话，如果头⽂件⽐较⼤，这样预处理后代码量会剧增；我们在头⽂件中添加 ifndef/define/endif解决被多次包含的问题，当然，我们也是可以在头文件里面添加pragma once这样我们的头文件就只会被包含一次了；

（8）取消宏定义

#define MAX 10
int main()
{
	int a = 10;
	int b = 20;
#undef MAX
	for (int i = 0; i < MAX; i++)//这里会报错
	{
		a++;
		b++;
	}
	printf("%d", a + b);
	return 0;
}

我们在开头定义MAX宏，我们可以使用#undef指令取消宏的定义，取消之后，如果我们继续使用的话，就会报错了；

（9）#和##

我们在认识这两个符号之前，我们先铺垫一些只是，这个会在#和##的代码里面使用到

int main()
{
	printf("what are you doing""\n");
	printf("what are ""you doing""\n");
	return 0;
}

打印结果：

这个铺垫就是这两种写法的效果是一样的，也就是说如果都是字符串，系统会自动的进行合并字符串的操作；接下来我们了解了这一点再来学习这两种符号的用法：

我们首先对比一下使用#和不使用的区别；

不使用：

使用#的打印结果：

因此，我们可以概括：#运算符所执⾏的操作可以理解为”字符串化“。

##的用法：把位于它两边的符号合成⼀个符号，它允许宏定义从分离的⽂本⽚段创建标识符。 ## 被称 为记号粘合；

写⼀个函数求2个数的较⼤值的时候，不同的数据类型就得写不同的函数。

int int_max(int x, int y)
{
 return x>y?x:y;
}
float float_max(float x, float y)
{
 return x>yx:y;
}

//宏定义
#define GENERIC_MAX(type) \
type type##_max(type x, type y)\
{ \
 return (x>y?x:y); \
}

GENERIC_MAX(int) //替换到宏体内后int##_max ⽣成了新的符号 int_max做函数名
GENERIC_MAX(float) //替换到宏体内后float##_max ⽣成了新的符号 float_max做函数名
int main()
{
 //调⽤函数
 int m = int_max(2, 3);
 printf("%d\n", m);
 float fm = float_max(3.5f, 4.5f);
 printf("%f\n", fm);
 return 0;
}