C++程序编译的过程：预处理 -> 编译（优化、汇编）-> 链接 

目录

 1.预处理

一、包含头文件

二、宏定义指令

三、条件编译

2、编译和链接

一、源代码的组织

二、编译预处理

三、编译

四、链接

五、更多细节

3、命名空间

一、语法

二、使用命名空间

三、注意事项

四、代码示例

 1.预处理

预处理指令主要有以下三种：

1. 包含头文件：#include
2. 宏定义：#define（定义宏）、#undef（删除宏）。
3. 条件编译：#ifdef、#ifndef。

一、包含头文件

#include包含头文件有两种方式：

1. #include <文件名>：直接从编译器自带的函数库目录中寻找文件。
2. #include "文件名"：先从自定义的目录中寻找文件，如果找不到，再从编译器自带的函数库目录中寻找。

#include也包含其它的文件，如：*.h、*.cpp或其它的文件。

C++98标准后的头文件：

1. C的标准库：老版本的有.h后缀；新版本没有.h的后缀，增加了字符c的前缀。例如：老版本是<stdio.h>，新版本是<cstdio>，新老版本库中的内容是一样的。在程序中，不指定std命名空间也能使用库中的内容。
2. C++的标准库：老版本的有.h后缀；新版本没有.h的后缀。例如：老版本是<iostream.h>，新版本是<iostream>，老版本已弃用，只能用新版本。在程序中，必须指定std命名空间才能使用库中的内容。

注意：用户自定义的头文件还是用.h为后缀。

二、宏定义指令

无参数的宏：#define 宏名  宏内容

有参数的宏：#define MAX(x,y)  ((x)>(y) ? (x) : (y))    MAX(3,5)  ((3)>(5) ? (3) : (5))

编译的时候，编译器把程序中的宏名用宏内容替换(直接做对应字符串替换)，是为宏展开（宏替换）。

宏可以只有宏名，没有宏内容。

在C++中，内联函数(inline)可代替有参数的宏，效果更好。

C++中常用的宏：

1. 当前源代码文件名：__FILE__
2. 当前源代码函数名：__FUNCTION__
3. 当前源代码行号：__LINE__
4. 编译的日期：__DATE__
5. 编译的时间：__TIME__
6. 编译的时间戳：__TIMESTAMP__
7. 当用C++编译程序时，宏__cplusplus就会被定义。

三、条件编译

最常用的两种：#ifdef、#ifndef    if #define  if not #define

#ifdef 宏名

  程序段一

#else

  程序段二

#endif

含义：如果#ifdef后面的宏名已存在，则使用程序段一，否则使用程序段二。

#ifndef 宏名

  程序段一

#else

  程序段二

#endif

含义：如果#ifndef后面的宏名不存在，则使用程序段一，否则使用序段二。

四、解决头文件中代码重复包含的问题

在C/C++中，在使用预编译指令#include的时候，为了防止头文件被重复包含，有两种方式。

第一种：用#ifndef指令。

#ifndef _GIRL_

    #define _GIRL_

    //代码内容。

#endif

第二种：把#pragma once指令放在文件的开头。

#ifndef方式受C/C++语言标准的支持，不受编译器的任何限制；而#pragma once方式有些编译器不支持。

#ifndef可以针对文件中的部分代码；而#pragma once只能针对整个文件。

#ifndef更加灵活，兼容性好；#pragma once操作简单，效率高。

2、编译和链接

一、源代码的组织

头文件（*.h）：#include头文件、函数的声明、结构体的声明、类的声明、模板的声明、内联函数、#define和const定义的常量等。

源文件（*.cpp）：函数的定义、类的定义、模板具体化的定义。

主程序（main函数所在的程序）：主程序负责实现框架和核心流程，把需要用到的头文件用#include包含进来。

二、编译预处理

预处理的包括以下方面： 

1）处理#include头文件包含指令。

2）处理#ifdef #else #endif、#ifndef #else #endif条件编译指令。

3）处理#define宏定义。

4）为代码添加行号、文件名和函数名。

5）删除注释。

6）保留部分#pragma编译指令（编译的时候会用到）。

三、编译

将预处理生成的文件，经过词法分析、语法分析、语义分析以及优化和汇编后，编译成若干个目标文件（二进制文件.obj）。

四、链接

将编译后的目标文件，以及它们所需要的库文件(系统库文件,如iostream)链接在一起，形成一个可执行的.exe程序(Windows系统上)。

五、更多细节

1）分开编译的好处：每次只编译修改过的源文件，然后再链接，效率最高。

2）编译单个*.cpp文件的时候，必须要让编译器知道名称的存在，否则会出现找不到标识符的错误。（直接和间接包含头文件都可以）

3）编译单个*.cpp文件的时候，编译器只需要知道名称的存在，不会把它们的定义一起编译。

4）如果函数和类的定义不存在，编译不会报错，但链接会出现无法解析的外部命令。

5）链接的时候，变量、函数和类的定义只能有一个，否则会出现重定义的错误。（如果把变量、函数和类的定义放在*.h文件中，*.h会被多次包含，链接前可能存在多个副本；如果放在*.cpp文件中，*.cpp文件不会被包含，只会被编译一次，链接前只存在一个版本）

6）把变量、函数和类的定义放在*.h中是不规范的做法，如果*.h被多个*.cpp包含，会出现重定义。

7）用#include包含*.cpp也是不规范的做法，原理同上。

8）尽可能不使用全局变量，如果一定要用，要在*.h文件中声明（需要加extern关键字），在*.cpp文件中定义。

9）全局的const常量在头文件中定义（const常量仅在单个文件内有效）。

10）*.h文件重复包含的处理方法只对单个的*.cpp文件有效，不是整个项目。

11）函数模板和类模板的声明和定义可以分开书写，但它们的定义并不是真实的定义，只能放在*.h文件中；函数模板和类模板的具体化版本的代码是真实的定义，所以放在*.cpp文件中。

12）Linux下C++编译和链接的原理与VS一样。

3、命名空间

在实际开发中，较大型的项目会使用大量的全局名字，如类、函数、模板、变量等，很容易出现名字冲突的情况。

命名空间分割了全局空间，每个命名空间是一个作用域，防止名字冲突。

一、语法

创建命名空间：

namespace 命名空间的名字

{

// 类、函数、模板、变量的声明和定义。

}

创建命名空间的别名：

namespace 别名=原名;

二、使用命名空间

在同一命名空间内的名字可以直接访问，该命名空间之外的代码则必须明确指出命名空间。

1）运算符::

语法：命名空间::名字

简单明了，且不会造成任何冲突，但使用起来比较繁琐。

2）using声明

语法：using 命名空间::名字

用using声明名后，就可以进行直接使用名称。

如果该声明区域有相同的名字，则会报错。

3）using编译指令

语法：using namespace命名空间

using编译指令将使整个命名空间中的名字可用。如果声明区域有相同的名字，局部版本将隐藏命名空间中的名字，不过，可以使用域名解析符使用命名空间中的名称。

三、注意事项

1）命名空间是全局的，可以分布在多个文件中。

2）命名空间可以嵌套。

3）在命名空间中声明全局变量，而不是使用外部全局变量和静态变量。

4）对于using声明，首选将其作用域设置为局部而不是全局。

5）不要在头文件中使用using编译指令，如果非要使用，应将它放在所有的#include之后。

6）匿名的命名空间，从创建的位置到文件结束有效。 

四、代码示例

demo01.cpp 

#include <iostream>         // 包含头文件。

#include "public1.h"

#include "public2.h"

using namespace std;        // 指定缺省的命名空间。



int main()

{

using namespace aa;

using namespace bb;

using bb::ab;

cout << "aa::ab=" << aa::ab << endl;

aa::func1();

aa::A1 a;

a.show();

cout << "bb::ab=" << bb::ab << endl;

}

 public2.cpp 

​
#include <iostream>         // 包含头文件。

using namespace std;        // 指定缺省的命名空间。

#include "public2.h"

namespace aa

{

int    ab = 1;        // 全局变量。

}

namespace bb

{

int    ab = 2;        // 全局变量。

void func1() {          // 全局函数的定义。

cout << "调用了bb::func1()函数。\n";

}

void A1::show() {    // 类成员函数的类外实现。

cout << "调用了bb::A1::show()函数。\n";

}

​}

public1.cpp 

​
#include <iostream>         // 包含头文件。

using namespace std;        // 指定缺省的命名空间。

#include "public1.h"



namespace aa

{

void func1() {          // 全局函数的定义。

cout << "调用了aa::func1()函数。\n";

}



void A1::show() {    // 类成员函数的类外实现。

cout << "调用了aa::A1::show()函数。\n";

}

}
​

public2.h

​
#pragma once

namespace aa

{

extern int    ab;        // 全局变量。

}

namespace bb

{

extern int    ab ;        // 全局变量。

void func1();       // 全局函数的声明。


class A1              // 类。

{

public:

void show();    // 类的成员函数。

};

}

​

public1.h

#pragma once



namespace aa

{

void func1();       // 全局函数的声明。



class A1              // 类。

{

public:

void show();    // 类的成员函数。

};

}