序 C++多文件结构和编译预处理命令

C++编译过程

※在一个较大的项目中往往有多个源程序文件，每个源程序文件称为一个编译单元。这时C++语法要求每一个类的定义（声明）必须出现在所有使用这个类的编译单元中。惯用的做法是将类的声明写在头文件中。
※通常一个项目至少划分为三个文件：类声明文件(.h)、类实现文件(.cpp)、类使用文件（.cpp,主函数文件）。对于更复杂的程序，每一个类都有单独的声明和实现文件。

库文件及其头文件

（From CNBLOG） 简单的说：库文件提供定义/实现，其头文件提供声明。

C 代码的编译过程: 预处理(需要头文件) -> 编译 -> 汇编 -> 链接(需要库文件); 执行时可能还有动态链接过程。

在早期的编程语言中Basic Fortan没有头文件的概念，c++/c语言的初学者虽然会使用头文件，但是常常不明其理。

1、通过头文件来调用库功能。 在很多场合，源代码不便（或不准）向用户公布， 只要向用户提供头文件和二进制的库即可，用户只需要按照头文件中的接口声明来调用库函数， 而不必关心接口是怎么实现的，编译器会从库中提取相应的代码； 2、头文件能加强类型安全检查， 某个 接口被实现或被使用时的方式如果与头文件的声明不一致，编译器就会指出错误，这一简单的规则能大大减轻程序员调试、改错的负担； 3、头文件可以提高程序的可读性；

一、编译预处理

包含指令（#include）

预处理指令#include(两种书写方式)：（include等同于文件拼接）

1、#include<>：按照标准方式搜索要嵌入的文件，该文件位于编译环境的include子目录下，一般用于嵌入系统提供的标准文件。比如标准头文件iostream。
2、#include “.h”：表示首先在当前目录下搜索要嵌入的文件，如果没有，再按照标准方式搜索。

头文件包含原理：

头文件不建议include其他。include尽量写到cpp文件里。

头文件重复包含：

可以用#pragma once让头文件只被编译一次。

头文件交叉包含：

• 情形0：
  A.h和B.h互相包含，B.h中创建了A.h中的类型。main.cpp中#include “A.h”和#include “B.h”。
• 解决方案0：
  1. 加上#pragma once指令。
     （否则会出现包含深度过大错误。）
     （加上后会出现〖未声明的标识符〗错误和〖缺少”;”在…前面〗错误。因为A.h有#pragma once指令，所以B.h中#include “A.h”失效了。）
  2. 删除掉main.cpp对A.h的包含。
     （A.h中的#include “B.h”失效。）
• 情形1：
  A.h和B.h互相包含，classB实现中创建了classA类型，classA实现中创建了classB类型。

• 解决方案1：
  把实现从头文件移到实现文件。

• 情形2：
  A.h和B.h互相包含，A.h中的classA依赖B.h中的classB1，B.h中的classB2依赖A.h中的classA，其中classB2继承自classB1。
• 解决方案2：
  分离B.h为B1.h和B2.h。

头文件被其他cpp文件包含：

• 情形：
  除了A.cpp包含A.h外，B.cpp也包含A.h。
• 解决方案：
  1. A.h和B.h都最好不包含任何头文件。main.cpp中A.h和B.h都要包含。
  2. A.cpp先包含所需的头文件，然后包含A.h。
  3. B.cpp包含A.h之前必须先包含所需的头文件。最后包含B.h。（否则会报错〖缺少”;”在…前面〗〖缺少类型说明符-假定为int〗〖意外的标记位于”;”之前〗）

注意事项：

在头文件类声明中声明指针成员不需要依赖指针所指类型，因为指针只是一个固定整型变量。

宏定义指令（#define和#undef）

——-宏——-

★计算机科学里的宏是一种抽象的,根据一系列预定义的规则替换一定的文本模式。解释器或编译器在遇到宏时会自动进行这一模式替换。对于编译语言，宏展开在编译时发生，进行宏展开的工具常被称为宏展开器。

—–宏定义——

★一个标识符被宏定义后，该标识符便是一个宏名。这时，在程序中出现的是宏名，在该程序被编译前，先将宏名用被定义的字符串替换，这称为宏替换，替换后才进行编译，宏替换是简单的替换。

—–#define指令——

1、在C/C++中可以用于定义符号常量。(在C++中通常用const关键字)
2、可以定义带参数宏。（例如#define Sqr(x) x*x）
3、可以定义空符号。（定义它的目的仅仅是表示它已经定义过，通常配合条件编译指令一起使用，起到某些特殊作用）

——#undef指令——-

★删除由#define定义的宏，使之不再起作用。

条件编译指令

※使用条件编译指令，可以限定程序中的某些内容要在一定条件下才能参与编译。

—–#if / #elif / #else / #endif用法——–

#if 表达式
    程序段
#endif

—–#ifdef / #else / #endif用法——–

#ifdef 标识符
    程序段
#endif

补充：defined操作符：

★这是一个操作符，不是指令。
★用法：当某标识符定义过则”defined(标识符)”表达式的值为非0，否则表达式值为0。
★”#ifdef 标识符”等同于”#if defined(标识符)”。

外部变量/外部函数/标准库

外部变量和外部函数

（源文件如果要共用全局变量，使用extern关键字。）

※如果一个变量除了在定义它的源文件中可以使用外，还能被其他文件使用，那么就称它为外部变量。在其他文件中如果要使用它则须用extern 类型 变量名先声明。（引用性声明）（对应的是定义性声明）

※命名空间作用域中定义的变量和函数，默认情况下都都是外部的，可以被其他编译单元访问。

※如果不想让变量、函数暴露给其他编译单元。可以用namespace{...}匿名命名空间。（曾经是用static关键字）

标准C++库

★在C语言中，系统函数，系统的外部变量和一些宏定义都是放置在运行库中。C++的库中除了保留了大部分C语言系统函数外，还加入了预定义的模板和类。标准C++库是一个极为灵活可扩展的可重用软件模块的集合。

———标准C++类和组件的6种类型———

1、输入输出类；
2、容器类和ADT(抽象数据类型)；
3、存储管理类；
4、算法；
5、错误处理；
6、运行环境支持；

—————–引入命名空间——————-

★格式：using namespace 命名空间名
★如果不引入命名空间，要使用命名空间中标识就必须加上命名空间名和和域操作符，格式”命名空间名::标识符”。