C/C++文件

C/C++程序文件包括 .h .c .hpp .cpp，其中源文件(.c .cpp)是基本的編譯單元，頭文件(.h .hpp)不會被編譯器編譯。

C/C++項目構(gòu)建(build)過程，分為以下幾個步驟 預處理 → 編譯 → 鏈接。

預編譯

預編譯的過程可以理解為編譯器(實際上是預處理器，這里統(tǒng)稱為編譯器就可以了)在正式編譯之前處理C/C++文件中的預處理命令，即#開頭的代碼。

常用的幾個預處理命令如下：

#include ......

#ifdef ...... #else......#endif

#define ......

#pragma ......

舉個例子，下面是個很簡單的類定義：

MyClass.h

MyClass.cpp

預編譯完成后的樣子：

可以看到編譯器把.h文件替換到了.cpp文件中的#include 位置上，把DEFAULT_VALUE定義的值也替換到了相應的位置。

編譯

預編譯之后，編譯器會編譯每個源文件(.c .cpp)，如果編譯成功，會生成對應的目標文件，Linux為.o文件，Windows平臺下為.obj文件。

以Linux平臺為例，上面的MyClass.cpp編譯完成后會生成MyClass.o文件

使用objdump可以看到目標文件MyClass.o的內(nèi)容

編譯器會把MyClass::Fun()的名字改成_ZN7MyClass3FunEv，這個過程叫Mangle，由于C++支持重載，覆蓋等特性，所以編譯器必須把函數(shù)用一個唯一的標識表示。這個字符串就是編譯器生成的唯一標識。

這里還要單獨說一下頭文件，頭文件的既然不是編譯單元，那么它的作用是什么？

頭文件就是負責”聲明“，編譯器在編譯MyClass.cpp的時候，對于MyClass這個類以及Fun()這個成員函數(shù)，編譯器必須找到它的聲明，這個函數(shù)才能被正確編譯。

如果有其他cpp需要使用MyClass這個類的時候，也需要它的的聲明。例如

main.cpp

加上#include "MyClass.h" 編譯器在編譯main.cpp的時候才知道怎么編譯MyClass這個類。MyClass.h里聲明是不會真正被編譯到main.o中，.h文件中的內(nèi)容在目標文件中只是以列表的形式存在，這個表在后面鏈接時會用到。

當然，頭文件不僅可以用來聲明，還可以定義(定義全局變量，全局函數(shù)等)，在頭文件中的定義要小心，可能會引起鏈接錯誤。

鏈接

鏈接就是將一堆目標文件加靜態(tài)庫文件裝配成可執(zhí)行文件的過程。(或者是裝配成靜態(tài)/動態(tài)庫的過程)

上面兩個cpp分別被編譯成了MyClass.o, 和main.o，我們要生成可執(zhí)行程序的話，就必須經(jīng)過鏈接的過程，把兩個目標文件合成一個可執(zhí)行文件。

main.o中，main函數(shù)會構(gòu)造MyClass, 并且調(diào)用Fun()函數(shù)，那么main就根據(jù)MyClass.h生成的表，找到MyClass.o中的函數(shù)，這個就是鏈接器要做的工作。

常見錯誤

構(gòu)建c/c++工程的時候，最常見的就是兩種錯誤：

-- 編譯錯誤，在編譯過程中產(chǎn)生的錯誤，通常是語法錯誤，沒有聲明，重復聲明導致編譯目標文件錯誤

其中沒有聲明通常是由于沒有#include相應的頭文件，或者頭文件缺少相應的聲明。

而重復聲明通常是#include了相同的頭文件，比如 B.h 和 C.h 都包含 A.h，然后 main.h 包含了 B.h 和 C.h，這就導致A.h 在main中被包含了兩次。

解決這個問題的方法是可以在所有.h文件的第一行加上

#pragmaonce

或者，使用#ifndef ... #define ... #endif 語句塊

-- 鏈接錯誤，常見的錯誤也是兩種，沒有定義和重復定義，和上面的沒有聲明，重復聲明類似。(這里定義指的就是函數(shù)實現(xiàn))

先討論沒有定義(undefined reference to xxx)

通常是因為函數(shù)有聲明，而且被使用了，但是沒有被定義。比如上面MyClass.cpp中，如果Fun()沒有被實現(xiàn)的話，MyClass.cpp和main.cpp編譯時都不會報錯，但是鏈接時會報告找不到Fun()。

當然，如果Fun()沒被main.cpp調(diào)用的話，即使不實現(xiàn)它，整個構(gòu)建過程也不會出錯，因為鏈接器根本不會去找這個函數(shù)的定義。

然后是重復定義(multiple definition)

指的一份相同的定義在兩個目標文件中都存在，鏈接的時候鏈接器不知道時用哪個了。這種問題通常由于全局函數(shù)，和全局變量定義在了頭文件中。導致多個目標文件包含相同的全局函數(shù)和全局變量的定義。

解決方法就是在頭文件中聲明，定義放到cpp文件中，或者為定義加上const 或 static這樣的修飾符，鏈接時會對這些帶有const和修飾符的變量特殊處理的。

const只適用于定義常量變量，static定義的是靜態(tài)全局變量，只在當前cpp有效，所以鏈接它也不會被別的目標文件鏈接，就不會有重復定義的問題了。

總之在頭文件中定義變量和函數(shù)要特別主意，可能會導致鏈接錯誤。

當然也不是所有定義都不能放到頭文件中，比如剛才說的const常量，static全局變量就是例外，還有內(nèi)聯(lián)函數(shù)，可以定義在.h文件中，因為內(nèi)聯(lián)函數(shù)會被拷貝到每個目標文件中，也不會參與鏈接的過程。

還有模板類必須放在頭文件中定義，這個下面會討論這個。

關(guān)于模板，靜態(tài)成員變量

模板類模板函數(shù)必須聲明和定義在頭文件中，原因是什么，舉個例子，假設(shè)MyClass是模板類

MyClass.h

MyClass.cpp

main.cpp

編譯的時候沒有問題，但是鏈接時會報錯，main.cpp找不到MyClass::Fun()，如下圖

MyClass雖然定義了Fun函數(shù)，但是MyClass.o中存在MyClass::Fun()，而根據(jù)MyClass.h文件，main.o中需要找到MyClass::Fun()的定義

結(jié)果鏈接器哪都找不到，只好報錯了。(實際上通過objdump查看MyClass.o，編譯器都沒有生成MyClass::Fun()，因為編譯器認為這個函數(shù)沒人使用，就直接優(yōu)化掉了)

如果非得在cpp中定義模板類的成員函數(shù)呢，有一種方法就是要顯示的在cpp文件中聲明，比如

MyClass.cpp

加上下面這行就不會有問題了，但是缺點就是開發(fā)MyClass的程序員無從知道其他類是怎么使用這個模板的，不可能把所有可能的模板參數(shù)全都一一的列在這里。

所以模板類的定義還是要寫在.h文件中，

那么如果main.cpp使用到了MyClass, 另外一個cpp也使用到了MyClass，會不會產(chǎn)生重復代碼導致重復定義呢，不會，編譯器會處理好模板類的。

下面是靜態(tài)成員變量，為什么靜態(tài)成員變量的定義要放在cpp里，(模板類的靜態(tài)成員變量除外)

靜態(tài)成員變量和靜態(tài)全局成員變量不同。

靜態(tài)成員變量的作用域可以是整個工程，而靜態(tài)全局變量的作用域只是當前的cpp。所以靜態(tài)成員變量定義在.h中就會發(fā)生重定義錯誤。

想要在程序員生涯內(nèi)有更高的成就的話，C/C++就是一個既可以強化思維能力，又可以打好編程基礎(chǔ)的編程語言，你想要做軟件開發(fā)，成為核心程序員的話，學習C/C++的話筆者有一個C/C++的編程倆千人羣(Q艘索：C/C++編程學習13群)你如果感覺自學C/C++語言有困難的話，有興趣學習或者了解一下C/C++編程的小伙伴就可以進來交流。

總結(jié)

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