了解 C++ 编译

Question

我最近意识到，一般来说，我不知道 c/c++ 编译器是如何工作的。我承认这最初来自于试图理解标头守卫，但后来意识到我缺乏编译的工作原理。

以Visual C++为例；有“头文件”文件夹、“资源文件”文件夹和“源文件”文件夹。这些文件夹的分离以及您放入其中的内容有什么意义吗？对我来说，它们都是源文件。取代码sn-ps：

片段 1

//a1.h
int r=4;

和

//a1.cpp
int b  //<--semicolon left out on purpose

和

//main.cpp
#include <iostream>
#include "a1.h"
void main()
{
   cout << r;
}

编译器错误提示“a1.cpp(3) : fatal error C1004: unexpected end-of-file found” 我预计不会因为 a1.cpp 文件在 main 方法中没有#included存在于下一个代码sn-p的位置

片段 2

//a1.h
int r=4 //<--semicolon left out on purpose

和

//a1.cpp
int b = 4;  

和

//main.cpp
#include <iostream>
void main()
{
   cout << b;
}

因为“main.cpp(6) : error C2065: 'b' : undeclared identifier”而出错。如果你像这样包含 a1.cpp

片段 3

//a1.h
int r=4 //<--semicolon left out on purpose

和

//a1.cpp
int b = 4;  

和

//main.cpp
#include <iostream>
#include "a1.cpp"
void main()
{
   cout << b;
}

编译器抱怨“a1.obj : error LNK2005: "int b" (?b@@3HA) already defined in main.obj”。 sn-ps 2 和 3 都忽略了 int r = 4 没有缺少分号的事实，因为我怀疑它与它的 xxxx.h 文件有关。如果我从 sn-p 1 上的项目中删除 a1.cpp 文件，那么它编译得很好。显然，我所期望的不是我得到的。有很多关于如何在 cpp 中编码的书籍和教程，但 cpp 在编译过程中处理文件和源代码的方式并不多。这到底是怎么回事？

Answer 1

您的问题并不是关于编译器，而是关于您的 IDE 如何处理整个构建系统。大多数 C/C++ 项目的构建系统分别编译每个 .c 或 .cpp 文件，然后将生成的目标文件链接在一起成为最终的可执行文件。在您的情况下，您的 IDE 正在编译您在项目中具有的文件扩展名为 .cpp 的任何文件，然后链接生成的对象。您看到的行为可以解释如下：

1. a1.cpp 缺少 ;，因此当 IDE 尝试编译该文件时，您会收到有关“文件意外结束”的错误。

2. b 未在 main.cpp 编译单元中的任何位置声明，因此您会收到有关未定义标识符的错误。

3. b 存在于main.cpp 和a1.cpp 编译单元中（显然在a1.cpp 中，并且通过您的#include 用于main.cpp）。您的 IDE 编译这两个文件 - 现在 a1.o 和 main.o 每个都包含一个名为 b 的对象。链接时出现重复符号错误。

这里要带走的重要一点，它解释了您看到的所有行为，是您的 IDE 编译 每个 .cpp 文件 - 而不仅仅是 main.cpp 和它包含的文件 - 和然后链接生成的对象。

我建议使用您自己创建的 makefile 设置一个命令行测试项目 - 它将向您介绍构建系统的内部工作原理，然后您可以将这些知识应用到 IDE 的内部工作原理中。

Answer 2

1. 头文件未编译
2. #include 指令从字面上粘贴可包含文件的内容，而不是 #include 行
3. 所有源文件（与 main 无关）都编译为 .o 或 .obj 文件。
4. 所有 obj 文件与外部 .lib 文件（如果有）链接在一起
5. 您将获得一个可执行文件。

关于第2点：

example
//a.h
int

//b.h
x = 

//c.h
5

//main.cpp
#include <iostream>
int main()
{
#include "a.h"
#include "b.h"
#include "c.h"
;

std::cout << x << std::endl; //prints 5 :) 
}

这不是一个完整的答案，而是 hth、my2c 等 :)

Answer 3

既然好像有两种理解你的问题的方法，我就回答理解C++编译部分。

我建议您首先阅读 Wikipedia 中的“编译器”定义。之后，尝试谷歌搜索编译器教程来建立你对编译器的理解。更具体到 C++，您可以阅读 #include 和预处理器指令（尝试 Google 搜索这些术语。）

如果您还想进一步了解编译器，我建议您阅读编译器书籍。您会在 StackOverflow 上找到一份不错的书籍清单。

Answer 4

#include 语句将该文件插入到生成#include 的文件中。因此，您的 sn-p 3 main.cpp 在编译之前变为以下内容。

    // main.cpp    
    // All sorts of stuff from iostream
    //a1.cpp
    int b = 4;
    void main()
    {
        cout << b;
    }

您收到链接器错误的原因是您定义了 b 两次。它在 a.cpp 和 main.cpp 中定义。

您可能希望阅读有关声明和定义的内容。

Answer 5

您告诉构建系统要编译哪些文件。对于 Visual C++，它将自动编译您添加到项目中的任何名为“*.cpp”的文件。尽管您可以进入项目设置并告诉它不要这样做。

它不会编译名为 *.h 的文件（尽管如果你明确告诉它它可以。

#include 指令是编译器在进行任何编译之前处理的东西（它被称为预处理器）。它基本上采用它指向的文件并将其粘贴到正在编译的源文件中，此时#include 指令出现在文件中。然后编译器将整个东西编译为一个完整的单元。

所以，在你的例子中：

片段 1

Bote a1.cpp 和 main.cpp 由构建系统单独编译。所以，当它遇到错误om a1.cpp时，它会报告它。

片段 2

注意它是单独编译这些文件的，彼此不知道，所以当你在main.cpp中引用b时，它并不知道b是在a1.cpp中定义的。

片段 3

现在您已将 a1.cpp 包含在 main.cpp 中，因此它编译 main.cpp，看到 b 的定义并说，好的，我在全局范围内有一个 b。然后它编译 a1.cpp，然后说 OK，I have a b at global scope。

现在链接器介入并尝试将 a1 和 main 放在一起，它现在告诉你，嘿，我有 2 个 b 吃全局范围。不好。

Answer 6

编译器从你告诉它的地方获取源文件。在 Visual C++ 的情况下，有一个 IDE 告诉编译器要做什么，并且存在不同的文件夹，因为这就是 IDE 组织文件的方式。

另外，sn-p 2 中的错误来自链接器，而不是编译器。 编译器已将 main.cpp 和 a1.cpp 编译到目标文件 main.obj 和 a1.obj 中，然后链接器试图生成一个结合这些目标文件的可执行文件，但变量 b 在 a1.obj （直接）和main.obj （通过 a1.cpp 的包含），所以你会得到“已经定义”的错误。

Answer 7

您在案例 1 和 3 中看到的问题是 VS 特定的。 VS 显然试图编译 main.cpp 和 a1.cpp。

案例1：当VS尝试编译a1.cpp时，出现语法错误（缺少分号），编译失败。

案例 2：您没有在 main.cpp 或任何包含的文件中声明变量 b。因此编译失败。

情况 3：这是一个链接器错误。由于包含，int b 已在 main.cpp 和 a1.cpp 中声明。由于它们都不是静态的或外部的，因此两个具有相同标识符的全局变量已在同一范围内声明。这是不允许的。