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cppNote-- 编码、预处理、编译

cppNote-- 编码、预处理、编译

作者: Vackine | 来源:发表于2021-05-06 23:55 被阅读0次

    摘要:
    cpp程序的生命周期主要包含: 编码,预处理,编译以及运行四个阶段,本文主要介绍了,编码,预处理以及编译相关的重要知识点。

    cpp 程序的 生命周期

    • 编码 -- 编码阶段要遵循较好的编码风格,使代码易读

    常用的编码风格:

    全局变量前加`g_` , 
    成员变量前加`m_`, 
    函数名用小写中间用下划线连接,
    常量全部用大写,
    类名首字母大写,
    命名空间小写中间用下划线;
    

    在进行编码取名字时,可以使用一些既定的约定规范,如:

    *_i/j/k 表示循环变量
    *_count 表示计数
    *_p/ptr 表示指针
    *_buf/buffer 表示缓冲区
    *_delta 表示变化量
    *_sum 表示总和
     ……
    
    • 预处理

    预处理阶段操作的源码,用各种指令操作预处理器,把源码改造成另一种形式。

    常用预处理指令:

    #include、#define、#if
    

    预处理指令以# 开头,走预处理的指令,不受cpp语法规则的约束。通常都是顶格写

    gcc 查看预处理后的源码

    # 输出预处理后的源码
    g++ test.cpp -E -o test.cxx
    
    #include "filename"  
    // #include 可以包含任意文件,不知是头文件,也可也是数据文件
    
    // 由于#include 比较死板,所以为了防止代码被重复包含,需要加上“Include Guard”
    #ifndef _XXX_H_INCLUDE
    #define _XXX_H_INCLUDE
    
    // 头文件内容
    
    #endif
    
    

    #define 在预处理阶段,可以做任意的文本替换,需要注意:

    使用宏的时候一定要谨慎,时刻记着以简化代码、清晰易懂为目标,不要“滥用”,避免导致源码混乱不堪,降低可读性。

    宏定义的好处:

    1. 宏定义的处理与展开是发生在预处理阶段,不需要涉及函数调用,参数传递,指针寻址等操作,因此没有任何运行时的效率损失。
      对于调用频繁的小代码使用宏定义封装比inline 关键字好,是源码级别的无条件内联。

    2. 宏没有作用域,是全局有效的。所以对于临时使用的宏定义,用完后需要用#undef 立即取消。
      同时在宏定义前最好先检查,宏是否定义过。先undef 在重新定义。

    可以发挥更多的用法,如:

    #define BEGIN_NAMESPACE(x) namespace x {
    #define END_NAMESPACE(x) }
    BEGIN_NAMESPACE(my_own)
    ... // functions and classes
    END_NAMESPACE(my_own)
    

    用更为醒目的方式,表示命名空间的开始和结束。

    条件编译(#if/#else/#endif)两个要点,

    1. 一个是条件指令“#if”,
    2. 另一个是后面的“判断依据”,也就是定义好的各种宏,而这个“判断依据”是条件编译里最关键的部分。

    通常编译环境都会有一些预定义宏,比如 CPU 支持的特殊指令集、操作系统 / 编译器 / 程
    序库的版本、语言特性等,使用它们就可以早于运行阶段,提前在预处理阶段做出各种优
    化,产生出最适合当前系统的源码。

    常用宏:

    “__cplusplus”,它标记了 C++ 语言的版本号,
    使用它能够判断当前是 C 还是 C++,是 C++98 还是 C++11
    
    #ifdef __cplusplus // 定义了这个宏就是在用C++编译
    extern "C" { // 函数按照C的方式去处理
    #endif
    void a_c_function(int a);
    #ifdef __cplusplus // 检查是否是C++编译
    } // extern "C" 结束
    #endif
    #if __cplusplus >= 201402 // 检查C++标准的版本号
    cout << "c++14 or later" << endl; // 201402就是C++14
    #elif __cplusplus >= 201103 // 检查C++标准的版本号
    cout << "c++11 or before" << endl; // 201103是C++11
    #else // __cplusplus < 201103 // 199711是C++98
    # error "c++ is too old" // 太低则预处理报错
    #endif // __cplusplus >= 201402 // 预处理语句结束
    
    

    除了“__cplusplus”,C++ 里还有很多其他预定义的宏,像源文件信息的“FILE”“
    LINE”“ DATE”,以及一些语言特性测试宏,比如“__cpp_decltype”
    “__cpp_decltype_auto” “__cpp_lib_make_unique”等。

    # 查看编译器提供的各种预定义的宏
    g++ -E -dM - < /dev/null
    

    基于预定义的宏,就可以更精细地根据具体的语言、编译器、系统特性来改变源码,有,就用新
    特性;没有,就采用变通实现

    #if defined(__cpp_decltype_auto) //检查是否支持decltype(auto)
    cout << "decltype(auto) enable" << endl;
    #else
    cout << "decltype(auto) disable" << endl;
    #endif //__cpp_decltype_auto
    #if __GNUC__ <= 4
    cout << "gcc is too old" << endl;
    #else // __GNUC__ > 4
    cout << "gcc is good enough" << endl;
    #endif // __GNUC__ <= 4
    #if defined(__SSE4_2__) && defined(__x86_64)
    cout << "we can do more optimization" << endl;
    #endif // defined(__SSE4_2__) && defined(__x86_64)
    
    

    tips “#if 1”“#if 0”来显式启用或者禁用大段代码,

    #if 0 // 0即禁用下面的代码,1则是启用
    ... // 任意的代码
    #endif // 预处理结束
    #if 1 // 1启用代码,用来强调下面代码的必要性
    ... // 任意的代码
    #endif // 预处理结束
    
    • 编译

    C++ 程序生命周期里的“编码阶段”和“预处理阶段”,它们的工作主要还是“文本编辑”,生成的是人类可识别的源码(source code)。而“编译阶段”不一样,它的目标是生成计算机可识别的机器码

    经过预处理的源码 --> 编译 --> 二进制可执行文件(汇编文件,动态库,静态库等)

    常用的编译属性:

    deprecated:与 C++14 相同,但可以用在 C++11 里。
    unused:用于变量、类型、函数等,表示虽然暂时不用,但最好保留着,因为将来可能会用。
    constructor:函数会在 main() 函数之前执行,效果有点像是全局对象的构造函数。
    destructor:函数会在 main() 函数结束之后执行,有点像是全局对象的析构函数。
    always_inline:要求编译器强制内联函数,作用比 inline 关键字更强。
    hot:标记“热点”函数,要求编译器更积极地优化。
    
    [[gnu::unused]] // 声明下面的变量暂不使用,不是错误
    int nouse;
    
    

    静态断言static_assert:

    assert(i > 0 && "i must be greater than zero");
    assert(p != nullptr);
    assert(!str.empty());
    

    程序(也就是 CPU)运行到 assert 语句时,就会计算表达式的值,如果是 false,就会输出错误消息,然后调用 abort() 终止程序的执行。

    assert 虽然是一个宏,但在预处理阶段不生效,而是在运行阶段才起作用,所以又叫“动态断言”。

    静态断言“static_assert”,是一个专门的关键字,而不是宏。因为它只在编译时生效,运行阶段看不见,所以是“静态”的。用于编译阶段里检测各种条件的“断言”,编译器看到 static_assert 也会计算表达式的值,如果值是 false,就会报错,导致编译失败。

    template<int N>
    struct fib
    {
        static_assert(N >= 0, "N >= 0");  // 参数必须大于0
        static const int value =
        fib<N - 1>::value + fib<N - 2>::value;
    };
    
    

    static_assert 运行在编译阶段,只能看到编译时的常数和类型,看不到运行时的变量、指针、内存数据等,是“静态”的,所以不要简单地把 assert 的习惯搬过来用。

    char* p = nullptr;
    static_assert(p == nullptr, "some error."); // 错误用法
    

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