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
struct fib
{
    static_assert(N >= 0, "N >= 0");  // 参数必须大于0
    static const int value =
    fib::value + fib::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