cppNote-- 编码、预处理、编译

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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