編譯預(yù)處理和動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)分配

1、2024/3/17,第十三章 編譯預(yù)處理和動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)分配,甘肅聯(lián)合大學(xué) 電信學(xué)院 曹曉麗,2024/3/17,第一節(jié) 編譯預(yù)處理,編譯預(yù)處理：C編譯程序?qū)源程序進(jìn)行編譯之前，由編譯預(yù)處理程序?qū)幾g預(yù)處理命令進(jìn)行處理的過程 C語言中，凡是以“#”開頭的行，都稱為“編譯預(yù)處理”命令行，每行的末尾不得用“；”號(hào)結(jié)束，以區(qū)別于C語言中的語句、定義和說明語句。它們可以出現(xiàn)在程序的任何一行的開始位置，作用域是從出現(xiàn)點(diǎn)到本文件末尾。,2

2、024/3/17,第一節(jié) 編譯預(yù)處理,C語言的預(yù)處理命令有： #define、#undef、#include、#if、#else、#elif、#endif、#ifdef、#ifndef、#line、#pragma、#error。本章將重點(diǎn)介紹#define和#include命令行的應(yīng)用,2024/3/17,第一節(jié) 編譯預(yù)處理,一、宏替換宏替換是用#define指定的預(yù)處理1.不帶參數(shù)的宏定義1> 不帶參數(shù)的宏定義命

3、令行形式#define 宏名 替換文本 或#define 宏名,2024/3/17,第一節(jié) 編譯預(yù)處理,如: #define size 100 以上標(biāo)識(shí)符size是宏名，是用戶定義的標(biāo)識(shí)符，不得與程序中的其它名字相同。在編譯時(shí)，在此命令之后，預(yù)處理程序?qū)υ闯绦蛑械乃忻麨閟ize的標(biāo)識(shí)符用100三個(gè)字符來替換，這個(gè)替換過程稱為“宏替換”。這是一種簡單的字符替換，不進(jìn)行任何計(jì)算。所以不要認(rèn)為“size等于

4、整數(shù)100”。,2024/3/17,第一節(jié) 編譯預(yù)處理,例：#define PI 3.1415926#define R 3.0double circle（）{ return 2.0*PI*R；}double area（）{ return PI*R*R；},2024/3/17,第一節(jié) 編譯預(yù)處理,經(jīng)過預(yù)處理后將形成以下源文件：double circle（）{ return 2.0*3.1415926*3.0；

5、}double area（）{ return 3.1415926*3.0*3.0；},2024/3/17,第一節(jié) 編譯預(yù)處理,使用宏替換的好處是：提高程序可讀性易修改性好，若用宏替換將半徑R修改為5，則只需修改1處，否則需修改3處 #define命令行可以不包含“替換文本”，這種情況下僅說明標(biāo)識(shí)符“被定義”。,2024/3/17,第一節(jié) 編譯預(yù)處理,2> 替換文本中可以包含已定義過的宏名例如：#defi

6、ne PI 3.14 #define ADDPI (PI+1) #define TWO-ADDPI (2*ADDPI) 程序中若有表達(dá)式：x=TWO-ADDPI/2,則表達(dá)式將成為x=(2*(3.14+1))/2。 若第二、三行的替換文本不加括號(hào)，直接寫成PI+1和2*ADDPI，則以上表達(dá)式被替換為x=2*3.14+1/2,所以，使用宏替換時(shí)一般要求把替換文

7、本用（）括起來,2024/3/17,第一節(jié) 編譯預(yù)處理,3> 若宏定義在一行中寫不下時(shí)，在行尾加“\”表示要續(xù)行，若“\”前或下一行的開頭有空格，則在宏替換時(shí)也加入空格如：#define LEAP-YEAR year%4\&& year&100!=0||year%400==0第一列4> 同一宏名不能重復(fù)定義，除非兩個(gè)宏定義命令行完全一致,但這沒有意義,2024/3/17,第一節(jié) 編

8、譯預(yù)處理,5> 替換文本不能替換雙引號(hào)中與宏名相同的字符串。如：#define YES 1則不能用1來替換printf(“YES”);當(dāng)中的YES6> 替換文本不能替換用戶標(biāo)識(shí)符中的成分 如：#define YES 1 int YESORNO; 此處YES不替換7> 宏名通常用大寫字母，但非規(guī)定8> 宏定義一般寫在程序開頭9> 宏名不能用雙引號(hào)引起來 #de

9、fine “YES” 1 將不進(jìn)行宏替換,2024/3/17,第一節(jié) 編譯預(yù)處理,2. 帶參數(shù)的宏定義1> 帶參數(shù)的宏定義命令行形式#define 宏名（形參表） 替換文本 如； #define MU(x,y) ((x)*(y)) 宏名 宏 a=MU(5,2) a=((5)*(2)) b=6/MU(a+3,a) b=6/((

10、a+3)*(a)) 宏名和（必須緊挨著，不得留空格；各形參之間用逗號(hào)隔開；“替換文本”中通常應(yīng)該包含形參。,,,2024/3/17,第一節(jié) 編譯預(yù)處理,2> 同一宏名不能重復(fù)定義，除非兩個(gè)宏定義命令行完全一致 在預(yù)編譯時(shí)，編譯預(yù)處理程序用“替換文本”來替換宏，并用對(duì)應(yīng)的實(shí)參來替換“替換文本”中的形參3> 替換帶參數(shù)的宏名時(shí)，一對(duì)圓括號(hào)必不可少。圓括號(hào)中的實(shí)參應(yīng)與形參個(gè)數(shù)相同，若有多個(gè)參數(shù)，他們之間用逗號(hào)隔

11、開。,2024/3/17,第一節(jié) 編譯預(yù)處理,4> 替換文本中的形參和整個(gè)表達(dá)式應(yīng)該用括號(hào)括起來#define MU(x,y) (x)*(y)b=6/MU(a+3,a) b=6/(a+3)*(a)#define MU(x,y) x*yb=6/MU(a+3,a) b=6/a+3*a,2024/3/17,第一節(jié) 編譯預(yù)處理,5> 宏替換和函數(shù)調(diào)用有相似之處，但宏替換對(duì)參數(shù)無類型要求，

12、整型也可，實(shí)型也可；函數(shù)調(diào)用中，對(duì)不同類型的參數(shù)，需定義不同的函數(shù)。6> 宏替換是在編譯時(shí)由預(yù)處理程序完成的，不占運(yùn)行時(shí)間，但需占用大量空間；函數(shù)調(diào)用是程序運(yùn)行時(shí)進(jìn)行的，需占運(yùn)行時(shí)間，但不需占用大量空間。7> 宏替換中，實(shí)參不能替換雙引號(hào)中的形參例 : #define LET(x,v) x=v #define PRT(f,i) printf(f,i),2024/3/17,第一節(jié) 編譯預(yù)處理,P1

13、82 EX13.1#define MIN(x,y) (x)<(y)?(x):(y)main(){ int i,j,k; i=10; j=15; k=10*(i)<(j)?(i):(j); printf(“%d\n”,k);} 結(jié)果：15,2024/3/17,第一節(jié) 編譯預(yù)處理,3. 終止宏定義 1> 形式：#undef 宏名 2> 提前終止宏定義的作用域 如：#

14、define PI 3.1415 main() … #undef PI …PI 無效，定義域已結(jié)束無定義,2024/3/17,第一節(jié) 編譯預(yù)處理,二．文件包含 在用C語言開發(fā)程序時(shí)，我們把一些宏定義按照功能分別放入不同的文件中。當(dāng)我們需要使用某類宏定義時(shí)，就無須在程序中重新定義，而只要把這些宏定義所在的文件包含在程序的開頭就可以了（當(dāng)然文件中還可以包含其他內(nèi)容）

15、 所謂文件包含是指在一個(gè)文件中，去包含另一個(gè)文件的全部內(nèi)容。C語言中用#include命令行來實(shí)現(xiàn)文件包含的功能。,2024/3/17,第一節(jié) 編譯預(yù)處理,#include命令行的形式如下： #include “文件名” 首先在源文件所在的目錄內(nèi)查找指定的包含文件，如果找不到，再按照系統(tǒng)指定的標(biāo)準(zhǔn)方式到有關(guān)目錄去尋找或 #include 系統(tǒng)將直接按照系統(tǒng)指定的標(biāo)準(zhǔn)方式到有關(guān)目錄去尋找。 在預(yù)編

16、譯時(shí)，預(yù)編譯程序?qū)⒂弥付ㄎ募械膬?nèi)容來替換命令行。,2024/3/17,第一節(jié) 編譯預(yù)處理,說明：1> #include命令行通常書寫在文件開頭，故有時(shí)把包含文件稱為頭文件，頭文件名可以由用戶指定，擴(kuò)展名不一定用“h”，但這是指自定義的頭文件2> （被）包含文件中，一般包含一些公用的#define命令行、外部說明（如：extern）或?qū)Γ◣欤┖瘮?shù)的原型說明。如：stdio.h3>（被）包含文件修改后，對(duì)包含該文件

17、的源程序必須重新編譯連接,2024/3/17,第一節(jié) 編譯預(yù)處理,4> 在一個(gè)程序中，允許有任意多個(gè)#include命令行5> （被）包含文件中還可以包含其它文件,2024/3/17,第二節(jié) 動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)分配,我們在前面講述表示符的存儲(chǔ)類型時(shí)曾講過，計(jì)算機(jī)的內(nèi)存可分為四個(gè)區(qū)：程序代碼區(qū)、靜態(tài)數(shù)據(jù)區(qū)、棧區(qū)、堆區(qū)。程序代碼區(qū)用于存放C語言中各函數(shù)的程序代碼；靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū)用來存放全局變量及靜態(tài)局部變量（靜態(tài)類）；棧區(qū)用來存放自動(dòng)類別的

18、局部變量（自動(dòng)類）和函數(shù)調(diào)用時(shí)的返回地址。無論是靜態(tài)變量還是自動(dòng)變量，在變量的生存期內(nèi)它們所占的存儲(chǔ)空間都是固定不變的，所以這種分配方式為靜態(tài)存儲(chǔ)分配。,2024/3/17,第二節(jié) 動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)分配,C語言中還有一種稱為“動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)分配”的內(nèi)存分配方式。 即在程序執(zhí)行期間需要存儲(chǔ)空間來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)時(shí)，通過“申請”分配指定的內(nèi)存空間。當(dāng)有空閑不用的空間時(shí)，可以隨時(shí)將其釋放，由系統(tǒng)另作它用。而這些被動(dòng)態(tài)分配的空間正是內(nèi)存的堆區(qū)，這個(gè)區(qū)域由C語言提供的

19、標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù)進(jìn)行管理，從而得到指定數(shù)目的內(nèi)存空間或釋放指定的內(nèi)存空間。,2024/3/17,第二節(jié) 動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)分配,ANSI C為動(dòng)態(tài)分配，系統(tǒng)提供了四個(gè)庫函數(shù)：malloc、calloc、free和realloc，需用包含頭文件stdlib.h 一．malloc函數(shù)和free函數(shù)1. malloc函數(shù) 它的作用是在內(nèi)存開辟指定大小的存儲(chǔ)空間，并將此存儲(chǔ)空間的首地址作為函數(shù)值返回，函數(shù)的原型是： void *malloc(un

20、signed int size),2024/3/17,第二節(jié) 動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)分配,含義： 分配size個(gè)字節(jié)的存儲(chǔ)區(qū)，返回一個(gè)指向存儲(chǔ)區(qū)首地址的基類型為void的地址值（存儲(chǔ)區(qū)首地址）。不規(guī)定指向任何具體類型的數(shù)據(jù)，若想將這個(gè)地址值賦給其它類型的指針變量，需用強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換的方法把void指針轉(zhuǎn)換成所需類型；若沒有足夠的內(nèi)存單元供分配，函數(shù)返回空（NULL）,2024/3/17,第二節(jié) 動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)分配,如： short *pi

21、; pi=(short *)malloc(sizeof(short)); if(pi!=NULL) *pi=6; 由動(dòng)態(tài)分配得到的存儲(chǔ)單元沒有名字，只靠指針變量來引用。一旦指針指向改變，原存儲(chǔ)單元及其所存數(shù)據(jù)都將無法引用。通過malloc分配的存儲(chǔ)單元中沒有確定的初值。,2024/3/17,第二節(jié) 動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)分配,在動(dòng)態(tài)分配存儲(chǔ)空間時(shí)，若不能確定數(shù)據(jù)類型所占的字節(jié)數(shù)，可以使用sizeof運(yùn)算符來求得。sizeo

22、f（類型名）是一個(gè)整型表達(dá)式，其值為此類型變量所占的字節(jié)數(shù)。 例如： pi=(int *)malloc(sizeof(int)); 這是一種常用的格式，此時(shí)由系統(tǒng)指定指定類型所占的字節(jié)數(shù)。 那么，如果想分配能存放8個(gè)整型變量的空間，該怎么調(diào)用呢？ pi=(int *)malloc(8*sizeof(int)); 這是一種常用格式。,2024/3/17,第二節(jié) 動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)分配,2. free函數(shù)

23、 函數(shù)的調(diào)用形式：free(p) 這里指針變量p必須指向由函數(shù)malloc或calloc分配的地址。free函數(shù)將釋放指針p所指的存儲(chǔ)空間，使這部分空間可以由系統(tǒng)重新支配。函數(shù)無返回值。,2024/3/17,第二節(jié) 動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)分配,二．calloc函數(shù) 其函數(shù)原型為：void *calloc(unsigned int n,unsigned int size)如：calloc(n,size) 其函

24、數(shù)用來給n個(gè)大小為size的同一類型的數(shù)據(jù)項(xiàng)分配連續(xù)的存儲(chǔ)空間。若分配成功返回首地址，如果需賦值，則要進(jìn)行強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)化；若分配失敗，返回空,2024/3/17,第二節(jié) 動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)分配,如： char *ps; ps=(char *)calloc(10,sizeof(char)); 主要用于開辟連續(xù)的存儲(chǔ)空間存放數(shù)組元素，其中第一個(gè)參數(shù)決定了一維數(shù)組的數(shù)組元素個(gè)數(shù)；第二個(gè)參數(shù)決定了數(shù)組元素的類型。函數(shù)的返回值為數(shù)組的首地址,