ch00.C++介绍目录

1. 什么是 C++
2. C++ 的开发环境与相关工具
3. C++ 的编译 / 链接模型

# 预处理
g++ -std=c++11 -E -o problem1.i problem1.cpp
# 编译
g++ -std=c++11 -S -o problem1.s problem1.i
# 汇编
g++ -c problem1.s
# 链接
g++ problem1.o
# 执行
./a.out
----
预处理 　　.i .ii文件　　　　     gcc -E hello.cpp -o hello.i
编译 　　　.s文件　　　　         gcc -S hello.cpp -o hello.s
汇编 　　　.o .obj文件　　　　 　　gcc -c hello.cpp -o hello.o
链接 　　　.lib .a文件
---
mangling过程:nm a.out
解mangling过程:nm a.out | c++filt -t

一.什么是 C++

• 一门比较流行的编程语言
  • https://www.tiobe.com/tiobe-index//
• C 语言的扩展

  • 关注性能 a.与底层硬件紧密结合: https://godbolt.org/z/xPq6e9

    b.对象生命周期的精确控制

    c.Zero-overhead Abstraction

  • 引入大量特性,便于工程实践
    a.三种编程范式:面向过程、面向对象、泛型
    b.函数重载、异常处理、引用

• 一系列不断衍进的标准集合
  • C++98/03 , C++11 , C++14 , C++17 , C++20 , C++23 ?
  • 语言本身的改进 a.Memory Model b.Lambda Expression
  • 标准库的改进 a.type_traits / ranges b.auto_ptr
• C++ 标准的工业界实现
  • MSVC / GCC / Clang…
  • 每个编译器可能并不完全遵照标准 https://godbolt.org/z/cKMjK3
  • 不同的实现存在差异 https://godbolt.org/z/6hnPhY
• 不能脱离具体的语境讨论 C++
  • 编写程序时要注重 a.性能 b.标准

二.C++ 的开发环境与相关工具

• Visual C++ / GCC (G++) / Clang (Clang++)…
• 集成开发环境: Visual Studio / CodeLite / Code::blocks / Eclipse…
• 工具
  • /usr/bin/time(控制程序运行时间:sleep 1)
  • valgrind(执行的检测,内存泄露)
  • cpp reference(C++标准的使用,类似于opencv网页教程)
  • Compiler explorer(网页编译器,可选择不同的编译器,缺点:只能运行一段代码)
  • C++ insights(将新语法翻译成老代码,牛逼!!)

三.C++ 的编译 / 链接模型

3.1.简单的加工模型

3.2.问题:无法处理大型程序

• 加工耗时较长
• 即使少量修改,也需要全部重新加工

3.3.解决方案:分块处理

3.4.好处

• 编译耗资源但一次处理输入较少
• 链接输入较多但处理速度较快
• 便于程序修改升级

3.5.由“分块处理”衍生出的概念 “ 分块处理 ” 衍生出的概念

• 定义/声明:该变量为其他文件定义的变量
• 头文件/源文件:引用其他头文件
• 翻译单元
  • 源文件 + 相关头文件(直接 / 间接) - 应忽略的预处理语句(#if #else if)
• 一处定义 原则:
  • a.程序级:一般函数
  • b.翻译单元级:内连函数、类、模板

3.6.预处理

• 将源文件转换为翻译单元的过程
• 防止头文件被循环展开
  • #ifdef 解决方案:#ifndef #def #endif
  • #pragma once 解决方案 –>新语法

    3.7.编译

• 将翻译单元转换为相应的汇编语言表示
• 编译优化
  • https://godbolt.org/z/zh9aqx 汇编优化–$O_3$,3级别优化,但是优化后无法单步调试,与CMakeLists.txt
• 增量编译 V.S. 全部编译(增量编译:只重新编译有更改的部分)

3.8.链接

• 合并多个目标文件,关联声明与定义
• 连接( Linkage )种类:内部连接、外部连接、无连接
• 链接常见错误:找不到定义 (可能只有声明没有找到定义)

3.9.other

• C++ 的编译 / 链接过程是复杂的,预处理、编译与链接都可能出错
• 编译可能产生警告、错误,都要重视

四.小结

• C++ 是一门注重性能的程序设计语言
• C++ 的标准经历类一系列的衍化,还在不断发展
• 标准与具体实现之间存在差距
• C++ 源程序转换成可执行文件是相对复杂的过程,主要包含预处理、编译、链接等阶段,每一阶段都可能引入错误