嵌入式开发学习（第二阶段 C语言笔记）

发布于：2025-06-05 ⋅ 阅读:(17) ⋅ 点赞:(0)

预处理

C语言的编译步骤

  1. 预处理
  2. 编译
  3. 汇编
  4. 链接

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什么是预处理

预处理就是在源文件（.c文件）编译之前，所进行的一部分备份操作，这部分是由预处理器（预处理程序）自动完成。当源文件在编译时，编译器会自动调用预处理程序来完成预处理执行的操作，预处理执行解析完成才能进入下一步的编译过程。

查看预处理的结果：

gcc 源文件 -E -o 程序名

预处理功能

宏定义
不带参数的定义

  • 语法：

    #define 宏名称 宏值（替换文本）

  • **预处理机制：**此时的预处理只是数据替换，不做类型检查

  • **注意：**宏定义不会占用内存空间，因为编译前已经将宏名称替换成宏值

  • **宏展开：**在预处理段将宏名称替换成宏名称替换成宏值的过程称之为“宏展开”。

  • 案例：

    /*************************************************************************
  > File Name:    demo01.c
  > Author:       小刘
  > Description:  
  > Created Time: 2025年05月29日 星期四 09时22分59秒
 ************************************************************************/

#include <stdio.h>

#define PI 3.1415926

int main(int argc,char *argv[])
{
    float l,s,r,v;
    printf("请输入圆的半径：");
    scanf("%f",&r);

    l = 2 * PI * r;
    s = r * r * PI;
    
    printf("l=%0.4f\ns=%0.4f\n",l,s);

    return 0;
}

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带参数的定义

  • 语法：

    #definr 宏名(参数列表) 替换表达式

  • 面试题：

    #define multi(a,b) (a) * (b)
#define multi(a,b) a * b

    实现

/*************************************************************************
  > File Name:    demo02.c
  > Author:       刘孟丹
  > Description:  
  > Created Time: 2025年05月29日 星期四 10时24分27秒
 ************************************************************************/

#include <stdio.h>

// 带参数的宏定义，宏名一般小写
#define mult_1(a,b) (a)*(b)
#define mult_2(a,b)  a * b

int main(int argc,char *argv[])
{
    int result1 = mult_1(7+2,3);
    printf("%d\n",result1);

    int result2 = mult_2(7+2,3);
    printf("%d\n",result2);
    return 0;
}
宏定义的作用域

  • #define命令出现程序中函数的外面，宏名的有效范围为定义命令之后到本源文件结束。

  • 可以用#undef命名终止宏定义的作用域。

  • 案例：

    /*************************************************************************
  > File Name:    demo03.c
  > Author:       刘孟丹
  > Description:  
  > Created Time: 2025年05月29日 星期四 10时32分45秒
 ************************************************************************/

#include <stdio.h>

#define PI 3.14 //PI的作用域 10行～19行
#define DAY 29

void func1()
{
    float r  = 4 ;
    float s = PI * r * r;  // 预处理后 
    int day = DAY;         // 
}

#undef PI //终止了PI的范围

#define PI 3.1415926

void func2()
{
    float r  = 4 ;
    float s = PI * r * r;   
    int day = DAY;
}



int main(int argc,char *argv[])
{

    return 0;
}

    宏定义中引用已定义的宏明

  • 案例

    /*************************************************************************
  > File Name:    demo04.c
  > Author:       小刘
  > Description:  
  > Created Time: 2025年05月29日 星期四 10时39分52秒
 ************************************************************************/

#include <stdio.h>

#define R 3.0 //半径
#define PI 3.14
#define L 2*PI*R // 周长 在宏定义的时候，引入已定义的宏名
#define S PI*R*R  //面积

#define P_WIDTH = 800
#define P_HeIGTH = 480
#define SIZE = p_HEIGHT * P_WIDTH 

int main(int argc,char *argv[])
{

    printf("L = %f\n s=%f\n",L,S)
    return 0;
}

    预处理结果：

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条件编译

**定义：**根据设定的条件选择待编译的语句代码。

预处理机制：将满足条件的语句进行保留将不满足的条件语句进行删除，交个下一步编译，

语法：

  • 语法1：

    根据是否找到标记，来决定是否参与编译（标记存在为真，不存在为假）

#ifdef 标记
... 语句代码1
#else 
... 语句代码2
#endif

  • 语法2

    根据是否找到标记，来决定是否参与编译（标记不存在为真，存在为假）

    #ifndef 标记
... 语句代码1
#else 
... 语句代码2
#endif

  • 语法3

    根据表达式的结果，来决定是否参与编译（表达式成立为真，不成立为假）

    ------ 单分支
#if 表达式
... 语句代码
#endif


-----双分支结构----
#ifdef 标记
... 语句代码1
#else 
... 语句代码2
#endif
----- 多分支 -----
#if 表达式1
... 语句代码1
#elif 表达式n
... 语句代码n
#else
... 语句代码n+1
#endif

案例：

/*************************************************************************
  > File Name:    demo05.c
  > Author:       刘孟丹
  > Description:  
  > Created Time: 2025年05月29日 星期四 11时30分59秒
 ************************************************************************/

#include <stdio.h>

// 定义一个条件编译的标记
#define LETTER 0 // 默认是大小



int main(int argc,char *argv[])
{
    // 测试用字母字符串
    char str[20] = "C language";

    char c;
    int i = 0;
    while((c = str[i]) != '\0')
    {
#if LENTTER
        if(c >= 'a' && c <= 'z')
        {
            c -= 32;
        }
#else
        if(c >= 'A' && c <= 'Z')
        {
            c += 32;
        }
#endif
        printf("%c",c);
        i++;

    }
    printf("\n");
    return 0;
}
概念

所谓“文件包含”处理是指一个源文件可以将另一个源文件的全部内容包含进来。这适合于多文件开发。通常，一个常规的C语言程序会包含多个源文件（ *.c ），当某些公共资源需要在各个源文件中使用时，为了避免多次编写相同的代码，我们一般会进行代码的抽取（ *.h ），然后在各个源文件中直接包含即可。

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注意：*.h中的函数声明必须在*.c中有对应的函数定义，否则没有意义。（函数一旦声
明，就一定要定义）

头文件（.h）的内容

头文件中所存放的内容，就是各个源文件彼此可见的公共资源包括：

  • 全局变量声明
  • 普通函数的声明
  • 静态函数的定义
  • 宏定义
  • 结构体、共用体的定义
  • 枚举常量列表
  • 其他头文件包含

示例代码

myhead.h

extern int global;
extern void fun1();
static void fun2();
{
    ....
};

#define max(a,b) ((a) > (b) ? (a) : (b)) // 宏定义

struct node // 结构体定义
{
..
};

union attr // 共用体定义
{
..
};

enum SEX // 枚举常量列表定义
{
..
};

#include <stdio.h> // 引入系统头文件
#include "myhead2.h" // 引入自定义头文件

特别说明

  1. 全局变量、普通函数的定义一般出现在某个源文件（*.c）中其他源文件都需要进行声明。因此一般放在文件中更方便。
  2. 静态函数、宏定义、结构体、共用体、枚举的定义都只能在其他所在文件可见，因此如果多个源文件都需要的话，放到头文件中定义时最方便的选择。

预处理机制：将文件中的内容替换文件包含指令

包含方式
  1. #include <XXXXX.h>：系统会到标准库文件目录（Linux下/usr/include）查找包含文件建议对于系统库访问采用这种写法。
  2. #include "xxxx.h" ：在当前工程路径下（Linux下 ./ ）查找包含的文件，如果未找到，就去标准库文件目录下查找。建议对于自定义库采用这种写法。
案例

  • myhead.h

    /*************************************************************************
  > File Name:    myhead.h
  > Author:       小刘
  > Description:  
  > Created Time: 2025年06月01日 星期日 19时24分29秒
 ************************************************************************/

#ifndef _MYHEAD_H
#define _MYHEAD_H

/**
 * 数组的累加和运算
 * @param int *int数组
 * @param int 数组大小
 */
extern int sum(const int*,int);

#endif //_MYHEAD_H

  • myhead.c

    /*************************************************************************
  > File Name:    myhead.c
  > Author:       小刘
  > Description:  
  > Created Time: 2025年06月01日 星期日 19时34分24秒
 ************************************************************************/

#include <stdio.h>

int sum(const int *arr,int len)
{

    const int *p = arr;
    int sum = 0;
    for(;p < arr + len; p++)
    {
        sum += *p;
    }
    return sum;
}

  • app.c

    /*************************************************************************
  > File Name:    app.c
  > Author:       小刘
  > Description:  
  > Created Time: 2025年06月01日 星期日 19时41分43秒
 ************************************************************************/

#include <stdio.h>
#include "myhead.h"

int main(int argc,char *argv[])
{
    int arr[] = {11,12,13,14,15};

    int result = sum(arr,sizeof(arr)/ sizeof(arr[0]));

    printf("数组累加和的结果是%d\n",result);

    return 0;
}

  • 多条件编译命令

    gcc app.c myhead.c -o app
避免头文件重复包含的方法

其实就是头文件去重复。

由于头文件包含指令#include的本质是复制粘贴，并且一个头文件中可以嵌套包含其他头文件，因此很容易出现头文件被重复包含的情况。此时就需要我们进行去重，去重需要用到预处理提供的去重相关指令。

语法：

#ifndef XXXX_H // 一般为 头文件名大写+下换线+H
#define XXXX_H
..
#endif

案例：

/*************************************************************************
  > File Name:    myhead.h
  > Author:       小刘
  > Description:  
  > Created Time: 2025年06月01日 星期日 19时24分29秒
 ************************************************************************/

#ifndef _MYHEAD_H
#define _MYHEAD_H

/**
 * 数组的累加和运算
 * @param int *int数组
 * @param int 数组大小
 */
extern int sum(const int*,int);

#endif //_MYHEAD_H

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