2020/3/22 接着

2020/3/22+2020/3/24

C语言

C语言（gcc）编译过程

源文件hello.c

• 预处理 hello.i（预处理文件）

• 编译 hello.s（汇编文件）

• 汇编 hello.o（目标文件）

• 链接 hello.exe（可执行文件）

预处理

• 参数：-E

• 生成的文件： xxx.i预处理文件

• 使用命令：gcc-E xxx.c -o xxx.i

• 工具：预处理器（包含在gcc编译集合工具中）

• 完成的工作：

  • 头文件展开。

    • 展开<stdio.h>文件内容，和源码一起，放到xxx.i文件中。
    • 不检查语法错误，可以在这个阶段展开任意文件。
    • 测试命令：gcc -E hello.c -o hello.i -I(大i)。（当前目录）

  • 宏定义的替换。

    • 将宏名，替换为宏值。
    • 【解释】:define PI 3.14
      • define 创建宏
      • PI：宏名
      • 3.14：宏值

  • 替换注释。

    • 把单行、多行注释替换成空行

  • 展开条件编译。

    • ifdef 宏名······endif（如果定义“宏名”，进入条件）

    • 根据条件展开代码

    • #include<stdio.h>
      #define PI 3.14
      int main()
      {
      	//展开条件编译。
      	#ifdef PI
      		printf("5555
      ");
      	#endif
       } 
      

编译

• 参数：-S

• 生成的文件： xxx.s预处理文件

• 使用命令：gcc -S xxx.i -o xxx.s

• 工具：编译器（包含在gcc编译集合工具中）

• 完成的工作：

  • 逐行检查语法错误！【重点】——编译过程整个gcc编译4步骤最耗时的部分
  • 将C语言程序翻译成汇编指令，生成汇编文件

汇编

• 参数：-c

• 生成的文件： xxx.o 目标文件（二进制）

• 使用命令：gcc -c xxx.s -o xxx.o

• 工具：汇编器（包含在gcc编译集合工具中）

• 完成的工作：

  • 翻译：将汇编指令翻译成对应的二进制指令

链接

• 参数：无（-o不是链接阶段参数，是用来指定文件名）

• 生成的文件： xxx.exe 可执行文件（二进制）

• 使用命令：gcc -c xxx.o -o xxx.exe

• 工具：链接器（包含在gcc编译集合工具中）

• 完成的工作：

  • 库引入。
  • 合并多目标文件。
  • 合并启动例程。

printf函数的格式化输出

d   以十进制形式输出带符号整数(正数不输出符号)
o   以八进制形式输出无符号整数(不输出前缀0)
x,X 以十六进制形式输出无符号整数(不输出前缀Ox)
u   以十进制形式输出无符号整数
f   以小数形式输出单、双精度实数
e,E 以指数形式输出单、双精度实数
g,G 以%f或%e中较短的输出宽度输出单、双精度实数
c   输出单个字符
s   输出字符串

程序调试

• 前提：程序，没有语法问题。

  • 检查：程序出现的逻辑错误

• 核心思想：

  • 让程序一行一行地执行

• VS添加行号：

  • 工具——选项——文本编辑器——代码语言——行号

• 程序调试流程：

  • 添加断点：可以添加多个。

    • 鼠标点击行号左侧灰色区域
    • F9快捷键

  • 调试，必须在Debug模式下。Release模式无效。

  • F5启动调试。

  • 断点停止位置还未执行代码

  • 开始调试

    • 逐语句执行。逐语句执行下一行（F11）：遇见函数，进入自定义函数内部，逐条跟踪执行。
    • 逐过程执行。逐过程执行下一行（F10）：遇见函数，不进入函数内部，逐条跟踪执行。
    • 逐断点执行。代码中有多个断点，直接跳转到下一个断点。——点击“继续”
    • 跳出函数。跳出当前函数。（shift+F10）

变量

变量3要素：

• 变量名：用来程序中使用
• 变量类型：开辟内存空间大小
• 变量值：储存的实际数据

变量定义

• 定义语法：类型名 变量名 = 变量值（一般定义法）（int m=666）

• 会开辟内存空间给变量。变量声明不会开辟内存空间。

变量声明

• 语法：

  • int a; 没有变量值的定义，叫做声明。
  • extern int a；添加 extern 关键字

• 特性：

  • 变量必须有定义。
  • 编译器，在使用变量之前，必须看到变量定义。如果没有看到，编译器会自动找寻一个变量声明。提升成 定义。
  • 如果变量声明前，添加了extern关键字，无法提升！

常量

• 不会变化、不能被修改的数据
  • define PI 3.14 ——【宏定义】定义常量
  • const int a = 10 : const关键字：只读变量

标识符

变量和常量的总称

硬性要求

• 标识符不能是关键字、函数名。
• 标识符只能由字母、数字、下划线组成。
• 不能以数字开头。
• 大小写严格区分。
  • 通常使用大写定义常量。
  • 通常使用小写定义变量。

命名规范

• 大驼峰法：int HelloWorld；多个单词组成变量名，每个单词首字母大写。
• 小驼峰法：int helloworld；多个单词组成变量名，每个单词首字母小写。
• 小写+下划线（C语言专用）

sizeof关键字

• sizeof不是函数
• 使用方法：
  • sizeof(变量名) ——返回变量大小，单位整数字节。
  • sizeof(类型名) ——返回数据类型大小，单位整数字节。
  • sizeof(变量名) ——语法C语言支持改写法，不推荐使用。

整型

有符号整型：

整型名	名称	格式匹配符	占用的大小	最小值	最大值
int	整型	%d	4字节	-2147483648	2147483647
short	短整型	%hd	2字节	-65536	65535
long	长整型	%ld	Windows:32/64位 ：4字节 Linux：32位：4字节 64位：8字节	-2147483648	2147483647
long long	长长整型	%lld	8字节	-9223372036854775808	9223372036854775807

无符号类型：

整型名	名称	格式匹配符	占用的大小	最小值	最大值
unsigned int	无符号整型	%d	4字节	2147483647*2+1
unsigned short	无符号短整型	%hd	2字节	0	65535*2+1
unsigned long	无符号长整型	%ld	Windows:32/64位 ：4字节 Linux：32位：4字节 64位：8字节	0	2147483647*2+1
unsigned long long	无符号长长整型	%lld	8字节	0	9223372036854775807*2+1

char类型

• 字符型

• 单位：一个字节（8 bit 位）。

• 格式匹配符：

  • 有符号：%hhd
  • 无符号：%hhu

• 取值范围：

  • 有符号：-128 ~ 127
  • 无符号：0 ~ 255

#include <stdio.h>
#include <limits.h>
int main()
{
    //获取无符号数取值范围
    printf("char 无符号 min = 0, max = %hhu
",UCHAR_MAX);
    //获取有符号数取值范围
    printf("char 无符号 min = %hhd, max = %hhd
",CHAR_MIN,CHAR_MAX);
    //获取 char 占用的字节数
    printf("char 大小 = %u
",sizeof(char));
    //获取 usigned char 占用的字节数
    printf("unsigned char 大小 = %u
",sizeof(unsigned char));
    
    return 0;
}

• ANSII码

• 转义字符

  • ‘ ’：转义字符

  • ' / '：转义字符

    • 将普通字符转化为特殊意义。‘ ’、' '。
    • 将特殊字符，还原成本身意义。

实型（浮点型）【了解】

基础信息

• 显示小数
• float：单精度浮点型。 %f 大小：4字节。（可以用sizeof( )求取）【】
  • float x = 4.35：4.35被默认为double类型
  • float x = 4.35f：4.35被默认为float类型
• double：双精度浮点型。 %lf 大小：8字节。

取值范围

#include <stdio.h>
#include <float.h>
int main()
{
    printf("float 范围：%f ~ %f
",FLT_MIN,FLT_MAX);
    printf("double 范围：%lf ~ %lf
",DBL_MIN,DBL_MAX);
}

精度问题

• float类型：

  • 精度6 ~ 7位
    • 整数部分+小数部分<=6位，准确；
    • 整数部分+小数部分==7位，不一定准确；
    • 整数部分+小数部分>7位，不准确。

• double类型：

  • 精度15 ~ 16位
    • 整数部分+小数部分<=15位，准确；
    • 整数部分+小数部分==16位，不一定准确；
    • 整数部分+小数部分 > 16位，不准确。

• 不同平台（操作系统），对应float、double类型实现的精度有可能不同。以上是Windows下的特性。

• float 和 double 不存在无符号类型。

bool类型

• C语言原来没有bool类型。C99新增bool类型，C++自带bool类型。

• 用处：

  • 表示：

    • 好、坏

    • 真、假

    • 对、错

    • 是、否

  • 取值：

    • true——真——1
    • false——假——0

• C语言使用bool的条件：

  • 编译器需要支持C99的标准
  • 导入头文件"stdbool.h"

• bool类型的大小。

  • 1字节。 sizeof()求取

• bool没有专用的格式匹配符。打印时，使用%d来打印。

  • true——真——1
  • false——假——0

编码和存储

无符号数

unsigned int a = 12;//占用4字节，32个bit位存储
空间：00000000 00000000 00000000 00000000
存储：00000000 00000000 00000000 00001100
    
unsigned short b = 15;//占用2字节，16个bit位存储
空间：00000000 00000000
存储：00000000 00001111

有符号存储

• 需要拿出一个二进制位，专门存储符号。标识正、负。

  • 选用最高位为符号位。
  • 正：0
  • 负：1

• 有符号正数：

  //采用“源码存储”
  int a = 5;
  空间：0 0000000 00000000 00000000 00000000
  存储：0 0000000 00000000 00000000 00000101
  

• 有符号负数：

  • 有符号的负数，采用“补码存储”
    • 源码：数值的二进制直接存储
    • 反码：符号位不变，将其余数值取反
    • 补码：反码+1

int b = -33;
空间：0 0000000 00000000 00000000 00000000
源码：1 0000000 00000000 00000000 00100001
反码：1 1111111 11111111 11111111 11011110
补码：1 1111111 11111111 11111111 11011111

• 小结：

  • int——4字节——32 bit位

    • 有符号：31个数值位。取值范围-2147483648 ~ +2147483647
    • 无符号：32个数值位。取值范围0 ~ 4294967295

  • short——2字节——16bit位

    • 有符号：15个数值位。
    • 无符号：16个数值位。

• 因此，知道数据类型占用的内存的大小，就能算出该类型无符号位、有符号位对应的取值范围。