预编译是整个编译过程的第一步,是g++ -E选项输出的结果。
这个步骤处理的是源文件/头文件中的宏,宏指令常用的有以下几类:
预处理会把要包含的文件的内容全部包含进来,比如下面这个文件prepro.cpp:
#include "prehead.h" int main(){ add(1, 2); }
引入了头文件prehead.h:
#ifndef _PREHEAD_H #define _PREHEAD_H /* declaration of a function that add two integer */ int add(int, int); #endif
使用命令g++ -E prepro.cpp预编译,输出结果如下:
# 1 "prepro.cpp" # 1 "<built-in>" # 1 "<command-line>" # 1 "prepro.cpp" # 1 "prehead.h" 1 int add(int, int); # 2 "prepro.cpp" 2 int main(){ add(1, 2); }
可以看到结果中两个文件的宏定义都被删除了,文件prehead.h中注释也被删除了,而剩下的内容被引入了prepro.h中。至于#ifndef的意思最后介绍。
#define宏定义的一种用法是声明一个宏,用来实现条件编译,这种用法后面和#ifdef等宏命令一起介绍。
#define宏定义的另一种用法是用来定义常量,定义准inline的函数。这种用法不好,应该避免使用。
使用#define定义的变量,比如:#define PI 3.14,预编译以后程序中所有的PI都会被3.14替代。再比如上次谈g++那篇博客的这个例子:
#define ONE 1 #define TWO 2 int add_one_two(){ return ONE + TWO; }
预编译后结果如下:
# 1 "add.cpp" # 1 "<built-in>" # 1 "<command-line>" # 1 "add.cpp" int add_one_two(){ return 1 + 2; }
可以看到定义的ONE被替换成了1,定义的TWO被替换成了2。
使用常量是好的,但是使用#define这种方法的不好是调试时候变量名都被替换了,失去了常量的效果。最好用下面这种方式定义变量:
const TYPE VAR_NAME=value
使用#define定义准inline函数,比如下面这个的例子(引自《effective C++》):
#define max(a, b) ( (a) > (b) ? (a) : (b) )
一般也没什么问题,但是:
int a = 5, b = 0; max(++a, b); /* a自增了两次 */ max(++a, b + 10); /* b自增了一次*/
所以这样定义是会出问题的。使用#define定义函数的初衷是为了提高程序运行速度,但是这种方式提高速度有限,根本上应该从改进数据结构,算法方面入手。这种#define,果断写成inline就OK了,那么多括号写着累,看着也累,没必要。
条件编译算是宏最精髓的应用吧。先来说说这几个指令的意思,如果你看过我前面的博客,而且坚持在USACO上做题,那么想必你已经熟悉了C++最基本的语法,那这几个指令看一眼也能基本知道大概意思。下面用注释方式解释:
#ifdef //if define,如果定义了。。。 #ifndef //if not define,如果没有定义。。。 #if // 如果。。。 #elif // 或者如果。。。 #else // 或者。。。 #endif // 结束if
用来防止一个头文件引入两次。比如开始那个例子里面的头文件prehead.h:
#ifndef _PREHEAD_H /* 如果没有定义_PREHEAD_H */ #define _PREHEAD_H /* 定义_PREHEAD_H */ /* declaration of a function that add two integer */ int add(int, int); #endif /* 结束上面对应的#ifndef */
然后更改下我们的prepro.cpp文件,增加一行#include "prehead.h"
#include "prehead.h" #include "prehead.h" int main(){ add(1, 2); }
#ifndef _PREHEAD_H /* 如果没有定义_PREHEAD_H */ /* 的确没有定义 */ #define _PREHEAD_H /* 定义_PREHEAD_H */ /* 那么就定义之 */ /* declaration of a function that add two integer */ int add(int, int); #endif /* 结束上面对应的#ifndef */ #ifndef _PREHEAD_H /* 如果没有定义_PREHEAD_H */ /* 上面已经定义了,条件为false */ #define _PREHEAD_H /* 定义_PREHEAD_H */ /* 所以从这里开始到endif都会被预处理器删除 */ /* declaration of a function that add two integer */ int add(int, int); #endif /* 结束上面对应的#ifndef */ /* 后面的编译独立于第二个#ifndef _PREHEAD_H */ int main(){ add(1, 2); }
使用命令g++ -E prepro.cpp,输出和第一个例子里面一样,如下:
# 1 "prepro.cpp" # 1 "<built-in>" # 1 "<command-line>" # 1 "prepro.cpp" # 1 "prehead.h" 1 int add(int, int); # 2 "prepro.cpp" 2 int main(){ add(1, 2); }
使用#ifndef... #define... #endif可以保证一个文件只引入一次,这里的...可以是任何内容,只要你能保证定义的这个东西其他地方没定义,但是惯例是定义文件名的大写然后加几个下划线,像上面那个例子一样。
用来实现跨平台编译。比如下面这样:
#ifdef _linux_ // linux平台相关代码。。。 #endif #ifdef _windows_ // windows平台相关代码。。。 #endif #ifdef _macos_ // mac os平台相关代码 #endif
最后要说明的是,配置文件config.h不是手动写的,而是脚本自动生成的。至于如何编写脚本或者使用工具生成脚本,算是另一个话题了,以后再介绍吧。
宏指令还有其他一些,但是用的很少,我就不写了,想了解的朋友可以参考这个网址:点击进入。这个网站C++的文档,手册,帮助都一流,学习C++可以多看看。
参考文献:
Effective C++, third edition. Scott Meyers. 2005