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(huì)被編譯器編譯。

C/C++項(xiàng)目構(gòu)建(build)過(guò)程，分為以下幾個(gè)步驟 預(yù)處理 → 編譯 → 鏈接。

預(yù)編譯

預(yù)編譯的過(guò)程可以理解為編譯器(實(shí)際上是預(yù)處理器，這里統(tǒng)稱(chēng)為編譯器就可以了)在正式編譯之前處理C/C++文件中的預(yù)處理命令，即#開(kāi)頭的代碼。

常用的幾個(gè)預(yù)處理命令如下：

#include ......

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

#define ......

#pragma ......

舉個(gè)例子，下面是個(gè)很簡(jiǎn)單的類(lèi)定義：

MyClass.h

MyClass.cpp

預(yù)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(yīng)的位置。

編譯

預(yù)編譯之后，編譯器會(huì)編譯每個(gè)源文件(.c .cpp)，如果編譯成功，會(huì)生成對(duì)應(yīng)的目標(biāo)文件，Linux為.o文件，Windows平臺(tái)下為.obj文件。

以Linux平臺(tái)為例，上面的MyClass.cpp編譯完成后會(huì)生成MyClass.o文件

使用objdump可以看到目標(biāo)文件MyClass.o的內(nèi)容

編譯器會(huì)把MyClass::Fun()的名字改成_ZN7MyClass3FunEv，這個(gè)過(guò)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(gè)唯一的標(biāo)識(shí)表示。這個(gè)字符串就是編譯器生成的唯一標(biāo)識(shí)。

這里還要單獨(dú)說(shuō)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(fù)責(zé)”聲明“，編譯器在編譯MyClass.cpp的時(shí)候，對(duì)于MyClass這個(gè)類(lèi)以及Fun()這個(gè)成員函數(shù)，編譯器必須找到它的聲明，這個(gè)函數(shù)才能被正確編譯。

如果有其他cpp需要使用MyClass這個(gè)類(lèi)的時(shí)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(shí)候才知道怎么編譯MyClass這個(gè)類(lèi)。MyClass.h里聲明是不會(huì)真正被編譯到main.o中，.h文件中的內(nèi)容在目標(biāo)文件中只是以列表的形式存在，這個(gè)表在后面鏈接時(shí)會(huì)用到。

當(dāng)然，頭文件不僅可以用來(lái)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(huì)引起鏈接錯(cuò)誤。

鏈接

鏈接就是將一堆目標(biāo)文件加靜態(tài)庫(kù)文件裝配成可執(zhí)行文件的過(guò)程。(或者是裝配成靜態(tài)/動(dòng)態(tài)庫(kù)的過(guò)程)

上面兩個(gè)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(guò)鏈接的過(guò)程，把兩個(gè)目標(biāo)文件合成一個(gè)可執(zhí)行文件。

main.o中，main函數(shù)會(huì)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(gè)就是鏈接器要做的工作。

常見(jiàn)錯(cuò)誤

構(gòu)建c/c++工程的時(shí)候，最常見(jiàn)的就是兩種錯(cuò)誤：

-- 編譯錯(cuò)誤，在編譯過(guò)程中產(chǎn)生的錯(cuò)誤，通常是語(yǔ)法錯(cuò)誤，沒(méi)有聲明，重復(fù)聲明導(dǎo)致編譯目標(biāo)文件錯(cuò)誤

其中沒(méi)有聲明通常是由于沒(méi)有#include相應(yīng)的頭文件，或者頭文件缺少相應(yīng)的聲明。

而重復(fù)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(dǎo)致A.h 在main中被包含了兩次。

解決這個(gè)問(wèn)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(yǔ)句塊

-- 鏈接錯(cuò)誤，常見(jiàn)的錯(cuò)誤也是兩種，沒(méi)有定義和重復(fù)定義，和上面的沒(méi)有聲明，重復(fù)聲明類(lèi)似。(這里定義指的就是函數(shù)實(shí)現(xiàn))

先討論沒(méi)有定義(undefined reference to xxx)

通常是因?yàn)楹瘮?shù)有聲明，而且被使用了，但是沒(méi)有被定義。比如上面MyClass.cpp中，如果Fun()沒(méi)有被實(shí)現(xiàn)的話，MyClass.cpp和main.cpp編譯時(shí)都不會(huì)報(bào)錯(cuò)，但是鏈接時(shí)會(huì)報(bào)告找不到Fun()。

當(dāng)然，如果Fun()沒(méi)被main.cpp調(diào)用的話，即使不實(shí)現(xiàn)它，整個(gè)構(gòu)建過(guò)程也不會(huì)出錯(cuò)，因?yàn)殒溄悠鞲静粫?huì)去找這個(gè)函數(shù)的定義。

然后是重復(fù)定義(multiple definition)

指的一份相同的定義在兩個(gè)目標(biāo)文件中都存在，鏈接的時(shí)候鏈接器不知道時(shí)用哪個(gè)了。這種問(wèn)題通常由于全局函數(shù)，和全局變量定義在了頭文件中。導(dǎo)致多個(gè)目標(biāo)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(shí)會(huì)對(duì)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(dāng)前cpp有效，所以鏈接它也不會(huì)被別的目標(biāo)文件鏈接，就不會(huì)有重復(fù)定義的問(wèn)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(huì)導(dǎo)致鏈接錯(cuò)誤。

當(dāng)然也不是所有定義都不能放到頭文件中，比如剛才說(shuō)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?yàn)閮?nèi)聯(lián)函數(shù)會(huì)被拷貝到每個(gè)目標(biāo)文件中，也不會(huì)參與鏈接的過(guò)程。

還有模板類(lèi)必須放在頭文件中定義，這個(gè)下面會(huì)討論這個(gè)。

關(guān)于模板，靜態(tài)成員變量

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

MyClass.h

MyClass.cpp

main.cpp

編譯的時(shí)候沒(méi)有問(wèn)題，但是鏈接時(shí)會(huì)報(bào)錯(cuò)，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(bào)錯(cuò)了。(實(shí)際上通過(guò)objdump查看MyClass.o，編譯器都沒(méi)有生成MyClass::Fun()，因?yàn)榫幾g器認(rèn)為這個(gè)函數(shù)沒(méi)人使用，就直接優(yōu)化掉了)

如果非得在cpp中定義模板類(lèi)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(huì)有問(wèn)題了，但是缺點(diǎn)就是開(kāi)發(fā)MyClass的程序員無(wú)從知道其他類(lèi)是怎么使用這個(gè)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(lèi)的定義還是要寫(xiě)在.h文件中，

那么如果main.cpp使用到了MyClass, 另外一個(gè)cpp也使用到了MyClass，會(huì)不會(huì)產(chǎn)生重復(fù)代碼導(dǎo)致重復(fù)定義呢，不會(huì)，編譯器會(huì)處理好模板類(lèi)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(lèi)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(gè)工程，而靜態(tài)全局變量的作用域只是當(dāng)前的cpp。所以靜態(tài)成員變量定義在.h中就會(huì)發(fā)生重定義錯(cuò)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(gè)既可以強(qiáng)化思維能力，又可以打好編程基礎(chǔ)的編程語(yǔ)言，你想要做軟件開(kāi)發(fā)，成為核心程序員的話，學(xué)習(xí)C/C++的話筆者有一個(gè)C/C++的編程倆千人羣(Q艘索：C/C++編程學(xué)習(xí)13群)你如果感覺(jué)自學(xué)C/C++語(yǔ)言有困難的話，有興趣學(xué)習(xí)或者了解一下C/C++編程的小伙伴就可以進(jìn)來(lái)交流。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的c 包含其他文件_C/C++编程笔记：C/C++的编译和链接，计算机专业大学生必备知识...的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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