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1.程序的翻译环境和执行环境
在ANSI C的任何一种实现中，存在两个不同的环境。
1. 翻译环境，在这个环境中源代码被转换成可执行的机器指令
2. 执行环境，它用于实际执行代码。
计算机时能够执行二进制指令的，但是我们写出的C语言代码是文本信息，计算机不能直接理解。
所以，翻译环境将C语言代码翻译为二进制指令（可执行程序），执行环境执行二进制的代码。
2.翻译环境
翻译环境实际上就是编译和链接的过程：
2.1 编译+链接
上图就是程序编译的过程，每个源文件（后缀为.c）都单独经过一个编译器，生成目标文件（后缀为.obj），然后这些目标文件一起和链接库在链接器的作用下生成可执行程序（后缀为.exe）。
下面我们来看个例子：
我们写了add.c和test.c两个源文件，它们经过编译之后生成目标文件add.obj和test.obj：
经过链接后生成可执行程序：
2.2 编译本身也分为几个过程
编译也分为预编译（预处理）、编译、汇编三个过程：
预编译阶段主要进行：注释的删除、#include头文件的包含、#define符号的替换等文本操作：
编译阶段：把C语言代码翻译为汇编指令，进行语法分析、词法分析、语义分析和符号汇总
汇编阶段： 把汇编代码翻译为二进制指令
而在经历了编译过程的符号汇总，汇编过程的形成符号表后，链接时主要进行：合并段表、符号标的合并和重定位
在Linux环境下，gcc编译产生的目标文件（test.o），可执行程序（test）都是按照ELF这种文件格式来存储的，而按照ELF这种格式存储时，把内存划分为一个一个的段，不同的数据在不同的段里面存储：
下面我们用前面的代码，来举例说明一下：符号汇总→生成符号表→符号表的合并与重命名的过程：
链接中合并段表，add.c和test.c在编译期间都会产生目标文件，并以ELF的格式存储，合并段表就是将它们产生的段表合一：
以上就是翻译环境的过程。下面我们简单来说一下执行环境
2.3 运行环境
程序执行的过程：
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。
3.预编译详解
3.1 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，否则未定义我们来使用一下：
3.2 #define
3.2.1 #define定义标识符
语法：
#define name stuff
#define可以定义任何变量，整数、字符串甚至for循环都可以：
#include<stdio.h>
#define M 100
#define STR "abc"
#define FOR for(;;)
int main()
{
printf("%d\n", M);
printf("%s\n", STR);
FOR
{
printf("hehe\n");//死循环打印hehe
}
return 0;
}上述代码中用#define定义的标识符，实际上在计算机中的预处理阶段，代码已经被替换：
#include<stdio.h>
#define M 100
#define STR "abc"
#define FOR for(;;)
int main()
{
printf("%d\n", 100);
printf("%s\n", "abc");
for(;;)
{
printf("hehe\n");//死循环打印hehe
}
return 0;
}运行结果：
使用#define CASE break;case 可以在写case语句时自动把break带上，那我们的switch语句就可以写成下面的形式：
#include<stdio.h>
#define CASE break;case
int main()
{
int i = 0;
scanf("%d", &i);
switch (i)
{
case 1:
CASE 2 :
CASE 3 :
CASE 4 :
}
return 0;
}下面再来看一段代码：
// 如果定义的 stuff过长，可以分成几行写，除了最后一行外，每行的后面都加一个反斜杠(续行符)。
#define DEBUG_PRINT printf("file:%s\tline:%d\t \
date:%s\ttime:%s\n" ,\
__FILE__,__LINE__ , \
__DATE__,__TIME__ ) 这段代码其实就是下面的代码：
#define DEBUG_PRINT printf("file:%s\tline:%d\t \date:%s\ttime:%s\n" ,__FILE__,__LINE__ , __DATE__,__TIME__ ) 只不过这样看起来太长了，我们就把它分成4行，斜杠\是续行符，确保每一行和下一行的代码能够续上。
现在来思考一个问题：#define定义的标识符后面能不能加上分号“;”呢？
像下面一样：
#define M 100;
#define M 100建议还是不要加，因为极有可能造成错误，比如，
#include<stdio.h>
#define M 100;
int main()
{
int i = 1;
if (i = 1)
i = M;
else
M = 0;
return 0;
}
运行一下会发现报错了：
为什么呢？
如果我们在用#define定义标识符时在后面加上了分号，那此时计算机中的代码应该是：
所以else没有与之匹配的if，自然就报错了。
3.2.2 #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
其中的 parament-list 是一个由逗号隔开的符号表，它们可能出现在stuff中。
下面是一段用#define定义的宏，用来实现求两数较大值：
#include<stdio.h>
#define MAX(x,y) ((x)>(y)?(x):(y))
int main()
{
int a = 10;
int b = 8;
int c = MAX(a, b);
printf("%d\n", c);
return 0;
}这段代码在预处理阶段实际上是：
int main()
{
int a = 10;
int b = 8;
int c = ((a) > (b) ? (a) : (b));
printf("%d\n", c);
return 0;
}在预处理阶段，先将a，b传给MAX(x,y)得到MAX(a,b)，然后将a,b传给宏体(x)>(y)?(x):(y)得到(a)>(b)?(a):(b)。最后将(a)>(b)?(a):(b)替换到调用宏的位置。
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。
这个意思就是，当我们写 #define MAX(x,y)时，MAX和它右边的括号必须紧挨在一起，中间不能有空格，像下面写法就是错误的：
#define MAX (x,y) (x)>(y)?(x):(y)但是在调用宏的时候无所谓，可以加空格，也可以不加。
还有要注意的一点是：我们在用#define定义宏时，最好给参数都带上括号。
这是为什么呢？看下面一段代码（求一个数的平方）：
#include<stdio.h>
#define SQUART(x) x*x
int main()
{
int a = 3;
int r = SQUART(a + 3);
printf("%d\n", r);
return 0;
}我们期望得到的是（3+3）*（3+3）= 36，但是结果呢？
实际上将参数x替换成a+3进行的是：a+3*a+3的计算，3+9+3=15。
而要得到正确结果，只需要给参数加上括号就行了：
此时，请再来思考一个问题，仅仅给参数加上括号就能得到期望的值吗？
再看一段代码：
#include<stdio.h>
#define SQUART(x) (x)+(x)
int main()
{
int a = 3;
int r = 10 * SQUART(a);
printf("%d\n", r);
return 0;
}我们期望得到的值是10*6=60，但是结果呢？
实际上替换后，进行的是10*(a)+(a) = 10*(3)+(3) = 33。
此时要得到期望的结果就要给宏体的整体加上括号：
总结一下：
所以用于对数值表达式进行求值的宏定义都应该用这种方式加上括号，避免在使用宏时由于参数中的操作符或邻近操作符之间不可预料的相互作用。
3.2.3 #define 替换规则
在程序中扩展#define定义符号和宏时，需要涉及几个步骤。
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。
关于#define的替换规则，我们在学了上述内容应该有所体会，
这里我们再拿上文中的一段代码举例说明一下：
#include<stdio.h>
#define SQUART(x) ((x)*(x))
int main()
{
int a = 3;
int r = SQUART(a + 3);
printf("%d\n", r);
return 0;
}这里在替换时，是直接将a+3替换进去的，而不是：先算出a+3的值，再替换进去
#include<stdio.h>
#define SQUART(x) ((x)*(x))
int main()
{
int a = 3;
int r = ((a+3)*(a+3));
printf("%d\n", r);
return 0;
}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。
示例：
#include<stdio.h>
#define SQUART(x) ((x)*(x))
#define M 3
int main()
{
int r = SQUART(M+3);
printf("%d\n", r);
return 0;
}结果是：36
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。
示例：
字符串常量中的M不被替换。
3.2.4 #和##
这是两个特殊的符号，在介绍它们之前，我们先来了解一个知识点。
在C语言中，把两个字符串放在一起打印，它们会自动合为一个字符串：
下面我们来看一段代码：
可以看到，上述代码中printf函数相似，那我们可不可以将其用#define定义，然后再调用呢？
试一下：
显然不行，因为字符串常量中的n不会被替换。
这时可以试试#符了，#a相当于"a"，#b相当于"b"：
#n相当于字符串"n"，和它前后的两个字符串"the value of"和"= %d\n" 合为一个字符串，并且a,b可以传给n，所以实现了以上功能。
由此可见，#的作用是：把一个宏参数变为字符串。
如果我们要打印浮点数，可以用下面的方式：
下面我们来看看##的作用：
##可以把位于他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
示例：
可以看到，x##y将class和008合为一个符号class008，然后打印出class008的值。
3.2.5 带副作用的宏参数
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。
例如：
int a = 10;
int b = a + 1;//b=11,a=10
int c = ++a;//c=11,a=11++a在使用时改变了a的值，这就是副作用。
下面来看使用带有副作用的宏参数会有什么后果：
#include<stdio.h>
#define MAX(x,y) ((x)>(y)?(x):(y))
int main()
{
int a = 5;
int b = 6;
int c = MAX(a++, b++);
printf("a = %d\n", a);
printf("b = %d\n", b);
printf("c = %d\n", c);
return 0;
}打印出来的结果是什么呢？
因为预处理后的结果是：
int c = ((a++) > (b++) ? (a++) : (b++));所以结果是，6 8 7。
3.2.6 宏和函数的对比
上文中求两个数的最大值，用宏和函数都能实现：
//宏
#define MAX(x,y) ((x)>(y)?(x):(y))
//函数
int Max(int x, int y)
{
return (x > y ? x : y);
}那如果要我们来选一种方式，选哪种方式更好呢？
我们打开反汇编窗口就可以明显对比出来：
明显，使用函数的汇编代码量远远超过调用宏的代码量。
所以选择宏更好。
其实选择宏的原因有二：
1. 用于调用函数和从函数返回的代码可能比实际执行这个小型计算工作所需要的时间更多。
所以宏比函数在程序的规模和速度方面更胜一筹。
2. 更为重要的是函数的参数必须声明为特定的类型。
函数只能在类型合适的表达式上使用。反之这个宏可以适用于整形、长整型、浮点 型等可以用>来比较的类型。
宏是类型无关的。
但是宏也是有缺点的：
1. 每次使用宏的时候，一份宏定义的代码将插入到程序中。除非宏比较短，否则可能大幅度 增加程序的长度。
2. 宏是没法调试的。3. 宏由于类型无关，也就不够严谨。
4. 宏可能会带来运算符优先级的问题，导致程容易出现错。
可以看到，宏和函数各有各的优缺点，函数可以实现和宏相同的功能，但是宏的有些能力是函数绝对没有的。
例如我们要开辟126个大小为int型的空间：
#include<stdio.h>
#define MALLOC(num,type) (type*)malloc(num*sizeof(type))
int main()
{
int* p = MALLOC(126, int);
//int* p = (int*)malloc(126*sizeof(int));
return 0;
}这个可以用宏实现，但是不能封装成函数实现，因为函数传参不能传类型（int）。
宏和函数的对比：
| 属 性 | #define定义宏 | 函数 |
| 代 码 长 度 | 每次使用时，宏代码都会被插入到程序中。除了非常 小的宏之外，程序的长度会大幅度增长 | 函数代码只出现于一个地方；每 次使用这个函数时，都调用那个 地方的同一份代码 |
| 执 行 速 度 | 更快 | 存在函数的调用和返回的额外开 销，所以相对慢一些 |
| 操 作 符 优 先 级 | 宏参数的求值是在所有周围表达式的上下文环境里， 除非加上括号，否则邻近操作符的优先级可能会产生 不可预料的后果，所以建议宏在书写的时候多些括 号。 | 函数参数只在函数调用的时候求 值一次，它的结果值传递给函 数。表达式的求值结果更容易预 测 |
| 带 有 副 作 用 的 参 数 | 参数可能被替换到宏体中的多个位置，所以带有副作 用的参数求值可能会产生不可预料的结果 | 函数参数只在传参的时候求值一 次，结果更容易控制。 |
| 参 数 类 型 | 宏的参数与类型无关，只要对参数的操作是合法的， 它就可以使用于任何参数类型 | 函数的参数是与类型有关的，如 果参数的类型不同，就需要不同 的函数，即使他们执行的任务是 相同的。 |
| 调 试 | 宏是不方便调试的 | 函数是可以逐语句调试的 |
| 递 归 | 宏是不能递归的 | 函数是可以递归的 |
3.2.7 命名约定
一般来讲函数和宏的使用语法很相似。所以语言本身没法帮我们区分二者。那我们平时的一个习惯是：
把宏名全部大写
函数名不要全部大写
例如：
//宏
#define MAX(x,y) ((x)>(y)?(x):(y))
//函数
int Max(int x, int y)
{
return (x > y ? x : y);
}3.3 #undef
这条指令用于移除一个宏定义
例如：
#define MAX(x,y) ((x)>(y)?(x):(y))
int main()
{
int a = 5;
int b = 6;
#undef MAX
int c = MAX(a, b);
printf("c = %d\n",c);
return 0;
}我们在调用宏MAX之前就移除了它的定义，那再使用就会报错：
3.4 命令行定义
许多C 的编译器提供了一种能力，允许在命令行中定义符号。用于启动编译过程。
例如：当我们根据同一个源文件要编译出一个程序的不同版本的时候，这个特性有点用处。（假定某个程序中声明了一个某个长度的数组，如果机器内存有限，我们需要一个很小的数组，但是另外一个机器内存大些，我们需要一个数组能够大些。）
命令行定义在VS中不能演示，只能在Linux中演示。
看下面一段代码：
#include<stdio.h>
int main()
{
int arr[sz];
int i = 0;
for (i = 0; i < sz; i++)
{
arr[i] = i + 1;
}
for (i = 0; i < sz; i++)
{
printf("%d ", arr[i]);
}
return 0;
}可见我们定义了一个变长数组arr[sz]，但是sz未定义，在编译时会出错，此时在Linux环境下，可以在命令行中定义变量sz：
gcc test.c -D sz=10 -o test
这样就能打印出来变长数组的值。
3.5 条件编译
在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。因为我们有条件编译指令。
条件编译就是条件满足就编译，条件不满足就不编译。
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。
例如：
#if后面为真就编译，#if后面为假就不编译，为假时，在预处理阶段就直接将#if和#endif之间的代码删了。
2.多个分支的条件编译
#if 常量表达式
//...
#elif 常量表达式
//...
#else
//...
#endif
例如：
上述代码在预处理阶段如下：
3.判断是否被定义
//如果被定义过
#if defined(symbol)
#ifdef symbol//如果没有被定义过
#if !defined(symbol)
#ifndef symbol
例如：
如果被定义过，就打印haha：
如果没被定义过，就打印undefined:
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
这就类似于if else语句的嵌套使用，这里不再细讲。
3.6 头文件包含
我们之前讲过头文件有两种包含方式，一种是用< >包含，一种是用" "包含，用< >包含的是库文件，用" "包含的是自定义的文件。
3.6.1 头文件被包含的方式：
本地文件包含：
#include "filename"
查找策略：先在源文件所在目录下查找，如果该头文件未找到，编译器就像查找库函数头文件一样在标准位置查找头文件。如果找不到就提示编译错误。
库文件包含：
#include <filename>
查找策略： 直接去标准路径下去查找，如果找不到就提示编译错误。
这里思考一个问题，是不是对于库文件也可以使用" "的形式包含？
答案是肯定的。
只不过这样查找的效率就低一些，也不容易区分是库文件还是本地文件了。
3.6.2 嵌套文件包含
来看一张图：
可以看到，上图中，comm.h被test.c重复包含了两次，最终程序中就会出现两份comm.h的内容，这样就造成了文件内容的重复。
那要如何解决这个问题呢？
使用条件编译就行。
我们先来看一下，重复包含的后果：
这个得在Linux环境下看：
可以看到，int Add(int x,int y)多次重复。
如果要解决这个问题，我们可以用以下代码：
#ifndef __TEST_H__
#define __TEST_H__
int Add(int x, int y);
#endif;这段代码判断是否定义了__TEST_H__，如果没定义说明此时还没包含头文件"test.h"，如果定义了说明包含了头文件"test.h"，以后再包含，#ifndef和#endif之间的内容会被删除，这样就实现了只能对头文件"test.h"一次包含。
虽然此时我们在代码中依然包含了4次头文件"test.h"，但实际上只包含了一次：
当然我们也可以用下面方式解决这个问题：
#pragma once
int Add(int x, int y);4. 其他预处理指令
以上就是我们今天介绍的预处理指令了，当然还有很多其他的，这里不再细讲。
#error
#pragma
#line
...
不做介绍，自己去了解。
那么到今天为止，C语言部分的学习就结束了，接下来就要开始学习数据结构了。
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