C語言程序設(shè)計(jì) PPT 第13章 編譯預(yù)處理和動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)分配 配套教材 高等教育出版社 清華大學(xué)出版社

1、13.1 編譯預(yù)處理編譯預(yù)處理13.2 動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)存儲(chǔ)分配分配2022年4月3日21時(shí)53分編譯預(yù)處理：編譯預(yù)處理：在編譯之前進(jìn)行的處理在編譯之前進(jìn)行的處理。 C語言的預(yù)處理主要有三個(gè)方面的內(nèi)容：語言的預(yù)處理主要有三個(gè)方面的內(nèi)容： 1.宏定義；宏定義； 2.文件包含；文件包含； 3.條件編譯。條件編譯。 預(yù)處理預(yù)處理命令以符號(hào)命令以符號(hào)“#”開頭。開頭。2022年4月3日21時(shí)53分 1.不帶參數(shù)的宏定義：不帶參數(shù)的宏定義： 宏定義又稱為宏代換、宏替換，簡稱宏定義又稱為宏代換、宏替換，簡稱“宏宏”。 格式格式：#define 標(biāo)識(shí)符標(biāo)識(shí)符 替換文本替換文本 其中的標(biāo)識(shí)符就是所謂的其中的標(biāo)識(shí)符

2、就是所謂的符號(hào)常量符號(hào)常量，也稱為，也稱為“宏名宏名”。預(yù)。預(yù)處理處理（預(yù)編譯）工作也叫做宏展開：將宏名替換為文本（預(yù)編譯）工作也叫做宏展開：將宏名替換為文本（這個(gè)文本可以是字符串、可以是代碼等）這個(gè)文本可以是字符串、可以是代碼等）。掌握。掌握宏宏概念概念的關(guān)鍵是的關(guān)鍵是“換換”。即。即在對(duì)相關(guān)命令或語句的含義和功能作在對(duì)相關(guān)命令或語句的含義和功能作具體分析之前就要換：具體分析之前就要換： 例例：#define PI 3.1415926 把程序中全部的標(biāo)識(shí)符把程序中全部的標(biāo)識(shí)符PI換成換成34月3日21時(shí)53分說明：說明：（1）宏名一般用大寫）宏名一般用大寫（2）使用

3、宏可提高程序的通用性和易讀性，減少）使用宏可提高程序的通用性和易讀性，減少不一致性，減少輸入錯(cuò)誤和便于修改。例如：數(shù)不一致性，減少輸入錯(cuò)誤和便于修改。例如：數(shù)組大小常用宏定義組大小常用宏定義（3）可以用）可以用#undef命令終止宏定義的作用域命令終止宏定義的作用域（4）宏定義可以嵌套）宏定義可以嵌套2022年4月3日21時(shí)53分 2.帶參數(shù)的宏：帶參數(shù)的宏： 除了一般的字符串替換，還要做參數(shù)代換除了一般的字符串替換，還要做參數(shù)代換 格式：格式： #define 宏名（參數(shù)表）文本宏名（參數(shù)表）文本 例如：例如：#define S(a,b) a*b area=S(3,2)；第一步被換為；第一步

4、被換為area=a*b; ，第二步被，第二步被換為換為area=3*2;2022年4月3日21時(shí)53分 類似于函數(shù)調(diào)用，有一個(gè)啞實(shí)結(jié)合的過程：類似于函數(shù)調(diào)用，有一個(gè)啞實(shí)結(jié)合的過程： （1）實(shí)參如果是表達(dá)式容易出問題）實(shí)參如果是表達(dá)式容易出問題#define S(r) r*rarea=S(a+b);第一步換為第一步換為area=r*r;,第二步被換第二步被換為為area=a+b*a+b; 正確的宏定義是正確的宏定義是#define S(r) (r)*(r) （2）宏名和參數(shù)的括號(hào)間不能有空格）宏名和參數(shù)的括號(hào)間不能有空格 （3）宏替換只作替換，不做計(jì)算，不做表達(dá)式求解）宏替換只作替換，不做計(jì)算，

5、不做表達(dá)式求解 （4）函數(shù)調(diào)用在編譯后程序運(yùn)行時(shí)進(jìn)行，并且分配內(nèi)存。宏替換在編譯）函數(shù)調(diào)用在編譯后程序運(yùn)行時(shí)進(jìn)行，并且分配內(nèi)存。宏替換在編譯前進(jìn)行，不分配內(nèi)存前進(jìn)行，不分配內(nèi)存 （5）宏的啞實(shí)結(jié)合不存在類型，也沒有類型轉(zhuǎn)換。）宏的啞實(shí)結(jié)合不存在類型，也沒有類型轉(zhuǎn)換。 （6）宏展開使源程序變長，函數(shù)調(diào)用不會(huì)）宏展開使源程序變長，函數(shù)調(diào)用不會(huì) （7）宏展開不占運(yùn)行時(shí)間，只占編譯時(shí)間，函數(shù)調(diào)用占運(yùn)行時(shí)間（分配）宏展開不占運(yùn)行時(shí)間，只占編譯時(shí)間，函數(shù)調(diào)用占運(yùn)行時(shí)間（分配內(nèi)存、保留現(xiàn)場(chǎng)、值傳遞、返回值）內(nèi)存、保留現(xiàn)場(chǎng)、值傳遞、返回值）2022年4月3日21時(shí)53分3.終止宏定義終止宏定義可以可以用用#u

6、ndef提前終止宏定義的作用域提前終止宏定義的作用域例如：例如：#define PI 3.14main（）（）#undef PI2022年4月3日21時(shí)53分 一個(gè)文件包含另一個(gè)文件的內(nèi)容一個(gè)文件包含另一個(gè)文件的內(nèi)容 格式：格式： #include “文件名文件名“ 或或 #include 編譯時(shí)以包含處理以后的文件為編譯單位，被包含的文件編譯時(shí)以包含處理以后的文件為編譯單位，被包含的文件是源文件的一部分。是源文件的一部分。 編譯以后只得到一個(gè)目標(biāo)文件編譯以后只得到一個(gè)目標(biāo)文件.obj 被包含的文件又被稱為被包含的文件又被稱為“標(biāo)題文件標(biāo)題文件”或或“頭部文件頭部文件”、“頭文件頭文件”，并且

7、常用，并且常用.h作擴(kuò)展名。作擴(kuò)展名。 修改頭文件后所有包含該文件的文件都要重新修改頭文件后所有包含該文件的文件都要重新編譯編譯2022年4月3日21時(shí)53分 頭文件的內(nèi)容除了函數(shù)原型和宏定義外，還可以有結(jié)構(gòu)體頭文件的內(nèi)容除了函數(shù)原型和宏定義外，還可以有結(jié)構(gòu)體定義，全局變量定義：定義，全局變量定義： （1）一個(gè)）一個(gè)#include命令指定一個(gè)頭文件；命令指定一個(gè)頭文件； （2）文件）文件1包含文件包含文件2，文件，文件2用到文件用到文件3，則文件，則文件3的包的包含命令含命令#include應(yīng)放在文件應(yīng)放在文件1的頭部第一行；的頭部第一行； （3）包含可以嵌套；）包含可以嵌套； （4）稱為標(biāo)

8、準(zhǔn)方式，系統(tǒng)到頭文件目錄查找文稱為標(biāo)準(zhǔn)方式，系統(tǒng)到頭文件目錄查找文件件，文件名文件名則先在當(dāng)前目錄查找，而后到頭文件目錄查則先在當(dāng)前目錄查找，而后到頭文件目錄查找；找； （5）被包含文件中的靜態(tài)全局變量不用在包含文件中聲）被包含文件中的靜態(tài)全局變量不用在包含文件中聲明。明。2022年4月3日21時(shí)53分非靜態(tài)的局部變量是分配在內(nèi)存中的動(dòng)態(tài)存非靜態(tài)的局部變量是分配在內(nèi)存中的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)區(qū)的，這個(gè)存儲(chǔ)區(qū)是一個(gè)稱為儲(chǔ)區(qū)的，這個(gè)存儲(chǔ)區(qū)是一個(gè)稱為棧棧的區(qū)域的區(qū)域C語言還允許建立內(nèi)存動(dòng)態(tài)分配區(qū)域，以存語言還允許建立內(nèi)存動(dòng)態(tài)分配區(qū)域，以存放一些臨時(shí)用的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)需要時(shí)隨時(shí)放一些臨時(shí)用的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)需要時(shí)隨

9、時(shí)開辟，不需要時(shí)隨時(shí)釋放。這些數(shù)據(jù)是臨時(shí)開辟，不需要時(shí)隨時(shí)釋放。這些數(shù)據(jù)是臨時(shí)存放在一個(gè)特別的自由存儲(chǔ)區(qū)，稱為存放在一個(gè)特別的自由存儲(chǔ)區(qū)，稱為堆堆區(qū)區(qū)2022年4月3日21時(shí)53分對(duì)內(nèi)存的動(dòng)態(tài)分配是通過系統(tǒng)提供的庫函數(shù)對(duì)內(nèi)存的動(dòng)態(tài)分配是通過系統(tǒng)提供的庫函數(shù)來實(shí)現(xiàn)的，主要有來實(shí)現(xiàn)的，主要有malloc，calloc，free，realloc這這4個(gè)函數(shù)。個(gè)函數(shù)。2022年4月3日21時(shí)53分malloc函數(shù)函數(shù)其函數(shù)原型為其函數(shù)原型為 void *malloc(unsigned int size); u其作用是在內(nèi)存的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)區(qū)中分配一個(gè)長度其作用是在內(nèi)存的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)區(qū)中分配一個(gè)長度為為size的

10、連續(xù)空間的連續(xù)空間u函數(shù)的值是所分配區(qū)域的第一個(gè)字節(jié)的地址，函數(shù)的值是所分配區(qū)域的第一個(gè)字節(jié)的地址，或者說，此函數(shù)是一個(gè)指針型函數(shù)，返回的指或者說，此函數(shù)是一個(gè)指針型函數(shù)，返回的指針指向該分配域的開頭位置針指向該分配域的開頭位置2022年4月3日21時(shí)53分 malloc(100);u開辟開辟100字節(jié)的臨時(shí)分配域，函數(shù)值為其第字節(jié)的臨時(shí)分配域，函數(shù)值為其第1個(gè)字節(jié)的地址個(gè)字節(jié)的地址 注意指針的基類型為注意指針的基類型為void，即不指向任何，即不指向任何類型的數(shù)據(jù)，只提供一個(gè)地址類型的數(shù)據(jù)，只提供一個(gè)地址如果此函數(shù)未能成功地執(zhí)行（例如內(nèi)存空間如果此函數(shù)未能成功地執(zhí)行（例如內(nèi)存空間不足），則返

11、回空指針不足），則返回空指針(NULL)2022年4月3日21時(shí)53分有以下程序段有以下程序段int *p;p= _ malloc( sizeof( int );若要求使若要求使p指向一個(gè)指向一個(gè)int型的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)單元，在橫線處應(yīng)填型的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)單元，在橫線處應(yīng)填入的是入的是( )A (int *)B intC int *D ( *int )參考答案：參考答案：A【解析】本題考查【解析】本題考查malloc函數(shù)，題目中要求函數(shù)，題目中要求p指向一個(gè)指向一個(gè)int型的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)單元，那么就應(yīng)該將分配的存儲(chǔ)單元轉(zhuǎn)化為型的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)單元，那么就應(yīng)該將分配的存儲(chǔ)單元轉(zhuǎn)化為int，所以選項(xiàng)，所以選項(xiàng)A正確。正

12、確。2022年4月3日21時(shí)53分2calloc函數(shù)函數(shù)其函數(shù)原型為其函數(shù)原型為 void *calloc(unsigned n,unsigned size); 其作用是在內(nèi)存的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)區(qū)中分配其作用是在內(nèi)存的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)區(qū)中分配n個(gè)長度個(gè)長度為為size的連續(xù)空間，這個(gè)空間一般比較大，的連續(xù)空間，這個(gè)空間一般比較大，足以保存一個(gè)數(shù)組。足以保存一個(gè)數(shù)組。2022年4月3日21時(shí)53分用用calloc函數(shù)可以為一維數(shù)組開辟動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)函數(shù)可以為一維數(shù)組開辟動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)空間，空間，n為數(shù)組元素個(gè)數(shù)，每個(gè)元素長度為為數(shù)組元素個(gè)數(shù)，每個(gè)元素長度為size。這就是動(dòng)態(tài)數(shù)組。函數(shù)返回指向所分。這就是動(dòng)態(tài)數(shù)組。函數(shù)返回

13、指向所分配域的起始位置的指針；如果分配不成功，配域的起始位置的指針；如果分配不成功，返回返回NULL。如：。如： p=calloc(50,4); 開辟開辟504個(gè)字節(jié)的臨時(shí)分配域，把起始個(gè)字節(jié)的臨時(shí)分配域，把起始地址賦給指針變量地址賦給指針變量p 2022年4月3日21時(shí)53分3free函數(shù)函數(shù)其函數(shù)原型為其函數(shù)原型為 void free(void *p); 其作用是釋放指針變量所指向的動(dòng)態(tài)其作用是釋放指針變量所指向的動(dòng)態(tài)空間，使這部分空間能重新被其他變量空間，使這部分空間能重新被其他變量使用。使用。p應(yīng)是最近一次調(diào)用應(yīng)是最近一次調(diào)用calloc或或malloc函數(shù)時(shí)得到的函數(shù)返回值。函數(shù)時(shí)得

14、到的函數(shù)返回值。2022年4月3日21時(shí)53分 free(p);釋放指針變量所指向的已分配的動(dòng)態(tài)釋放指針變量所指向的已分配的動(dòng)態(tài)空間空間 free函數(shù)無返回值函數(shù)無返回值2022年4月3日21時(shí)53分4. realloc函數(shù)函數(shù)其函數(shù)原型為其函數(shù)原型為void *realloc(void *p,unsigned int size);如果已經(jīng)通過如果已經(jīng)通過malloc函數(shù)或函數(shù)或calloc函數(shù)獲函數(shù)獲得了動(dòng)態(tài)空間，想改變其大小，可以用得了動(dòng)態(tài)空間，想改變其大小，可以用recalloc函數(shù)重新分配。函數(shù)重新分配。2022年4月3日21時(shí)53分用用realloc函數(shù)將函數(shù)將p所指向的動(dòng)態(tài)空間的大

15、所指向的動(dòng)態(tài)空間的大小改變?yōu)樾「淖優(yōu)閟ize。p的值不變。如果重分配不的值不變。如果重分配不成功，返回成功，返回NULL。如。如 realloc(p,50); 將將p所指向的已分配的動(dòng)態(tài)空間改為所指向的已分配的動(dòng)態(tài)空間改為50字節(jié)字節(jié) 2022年4月3日21時(shí)53分以上以上4個(gè)函數(shù)的聲明在個(gè)函數(shù)的聲明在stdlib.h頭文件中，頭文件中，在用到這些函數(shù)時(shí)應(yīng)當(dāng)用在用到這些函數(shù)時(shí)應(yīng)當(dāng)用“#include ”指令把指令把stdlib.h頭文件包含頭文件包含到程序文件中。到程序文件中。2022年4月3日21時(shí)53分 例例13.1 建立動(dòng)態(tài)數(shù)組，輸入建立動(dòng)態(tài)數(shù)組，輸入5個(gè)學(xué)生的成個(gè)學(xué)生的成績，另外用一個(gè)

16、函數(shù)檢查其中有無低于績，另外用一個(gè)函數(shù)檢查其中有無低于60分的，輸出不合格的成績。分的，輸出不合格的成績。2022年4月3日21時(shí)53分 解題思路：用解題思路：用malloc函數(shù)開辟一個(gè)動(dòng)態(tài)函數(shù)開辟一個(gè)動(dòng)態(tài)自由區(qū)域，用來存自由區(qū)域，用來存5個(gè)學(xué)生的成績，會(huì)得到個(gè)學(xué)生的成績，會(huì)得到這個(gè)動(dòng)態(tài)域第一個(gè)字節(jié)的地址，它的基類這個(gè)動(dòng)態(tài)域第一個(gè)字節(jié)的地址，它的基類型是型是void型。用一個(gè)基類型為型。用一個(gè)基類型為int的指針的指針變量變量p來指向動(dòng)態(tài)數(shù)組的各元素，并輸出它來指向動(dòng)態(tài)數(shù)組的各元素，并輸出它們的值。但必須先把們的值。但必須先把malloc函數(shù)返回的函數(shù)返回的void指針轉(zhuǎn)換為整型指針，然后賦給指針轉(zhuǎn)換為整型指針，然后賦給p12022年4月3日21時(shí)53分#include #include i