一、C/C++語言由源代碼生成的各階段如下

源程序－>編譯預(yù)處理－>編譯－>優(yōu)化程序－>匯編程序－>鏈接程序－>可執(zhí)行文件

其中編譯預(yù)處理階段，讀取源程序，對其中的偽指令（以#開頭的指令）和特殊符號進行處理。或者說是掃描源代碼，對其進行初步的轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生新的源代碼提供給編譯器。預(yù)處理過程先于編譯器對源代碼進行處理。下面使用VC編譯為例，部分內(nèi)容在gcc中不支持

預(yù)處理階段

盡管在目前絕大多數(shù)編譯器都包含了預(yù)處理程序，但通常認為它們是獨立于編譯器的。預(yù)處理過程讀入源代碼，檢查包含預(yù)處理指令的語句和宏定義，并對源代碼進行響應(yīng)的轉(zhuǎn)換。預(yù)處理過程還會刪除程序中的注釋和多余的空白字符。

一、偽指令（或預(yù)處理指令）定義

預(yù)處理指令是以#號開頭的代碼行。#號必須是該行除了任何空白字符外的第一個字符。#后是指令關(guān)鍵字，在關(guān)鍵字和#號之間允許存在任意個數(shù)的空白字符。整行語句構(gòu)成了一條預(yù)處理指令，該指令將在編譯器進行編譯之前對源代碼做某些轉(zhuǎn)換。

二、預(yù)處理指令主要包括以下四個方面：

1、宏定義指令#define

宏定義了一個代表特定內(nèi)容的標識符。預(yù)處理過程會把源代碼中出現(xiàn)的宏標識符替換成宏定義時的值。宏定義最常見的用法是定義代表某個值的全局符號。宏的第二種用法是定義帶參數(shù)的宏（宏函數(shù)），這樣的宏可以像函數(shù)一樣被調(diào)用，但它是在調(diào)用語句處展開宏，并用調(diào)用時的實際參數(shù)來代替定義中的形式參數(shù)。

用法一：

#define PI 3.1415926

注意：

（1）作為一種約定，習(xí)慣上總是全部用大寫字母來定義宏，這樣易于把程序的宏標識符和一般變量標識符區(qū)別開來。使用宏的好處有：

一是使用方便。

二是定義的宏有了意義，可讀性強。

三是容易修改。

（2）宏表示的值可以是一個常量表達式，允許宏嵌套（必須在前面已定義）。例如：

#define ONE 1

#define TWO 2

#define SUM (ONE+TWO)

這里需要注意括號的使用，盡管它們并不是必須的。但出于謹慎考慮，還是應(yīng)該加上括號的。預(yù)處理僅是簡單的字符替換，并不會處理優(yōu)先級。

（3）宏還可以代表一個字符串常量，例如：

#define VERSION "Version 1.0"

（4）帶參數(shù)的#define指令（宏函數(shù)）

帶參數(shù)的宏和函數(shù)調(diào)用看起來有些相似。看一個例子：

#define SUM(x,y) (x+y)

可以時任何數(shù)字表達式甚至函數(shù)調(diào)用來代替參數(shù)x、y。這里再次提醒大家注意括號的使用。宏展開后完全包含在一對括號中，而且參數(shù)也包含在括號中，這樣就保證了宏和參數(shù)的完整性。看一個用法：

sum = SUM(2, 3); 展開后變?yōu)?sum = (2 + 2);

1.2 #運算符

出現(xiàn)在宏定義中的#運算符把跟在其后的參數(shù)轉(zhuǎn)換成一個字符串。有時把這種用法的#稱為字符串化運算符。例如：

宏定義中的#運算符告訴預(yù)處理程序，把源代碼中任何傳遞給該宏的參數(shù)轉(zhuǎn)換成一個字符串。所以輸出應(yīng)該是12345。

1.3 ##運算符（很少用）

##運算符用于把參數(shù)連接到一起。預(yù)處理程序把出現(xiàn)在##兩側(cè)的參數(shù)合并成一個符號。看下面的例子：

2、條件編譯指令。

程序員可以通過定義不同的宏來決定編譯程序?qū)δ男┐a進行處理。條件編譯指令將決定那些代碼被編譯，而哪些是不被編譯的。可以根據(jù)表達式的值或者某個特定的宏是否被定義來確定編譯條件。這些指令包括：#if/#ifdef/#ifndef/#else/#elif/#endif

#if指令檢測跟在制造另關(guān)鍵字后的常量表達式。如果表達式為真，則編譯后面的代碼，直到出現(xiàn)#else、#elif或#endif為止；否則就不編譯。

#endif用于終止#if預(yù)處理指令。

#else指令用于某個#if指令之后，當前面的#if指令的條件不為真時，就編譯#else后面的代碼。

#elif預(yù)處理指令綜合了#else和#if指令的作用。

#ifdef和#ifndef這二者主要用于防止重復(fù)包含。我們一般在.h頭文件前面加上這么一段：

#ifndef FUNCA_H

#define FUNCA_H

????//頭文件內(nèi)容

#endif

這樣，如果a.h包含了funcA.h，b.h包含了a.h、funcA.h，重復(fù)包含，會出現(xiàn)一些type redefination之類的錯誤。

3、特殊符號。

預(yù)編譯程序可以識別一些特殊的符號。預(yù)編譯程序?qū)τ谠谠闯绦蛑谐霈F(xiàn)的這些串將用合適的值進行替換。

__FILE__ 包含當前程序文件名的字符串

__LINE__ 表示當前行號的整數(shù)

__DATE__ 包含當前日期的字符串

__STDC__ 如果編譯器遵循ANSI C標準，它就是個非零值

__TIME__ 包含當前時間的字符串

注意：是雙下劃線，而不是單下劃線 。

#error指令將使編譯器顯示一條錯誤信息，然后停止編譯。

#line指令改變_LINE_與_FILE_的內(nèi)容，它們是在編譯程序中預(yù)先定義的標識符。

#pragma指令沒有正式的定義。編譯器可以自定義其用途。典型的用法是禁止或允許某些煩人的警告信息。

4、頭文件包含指令。

這是最常見的。采用頭文件的目的主要是為了使某些定義可以供多個不同的C源程序使用。因為在需要用到這些定義的C源程序中，只需加上一條#include語句即可，而不必再在此文件中將這些定義重復(fù)一遍。預(yù)編譯程序?qū)杨^文件中的定義統(tǒng)統(tǒng)都加入到它所產(chǎn)生的輸出文件中，以供編譯程序?qū)χM行處理。

#include預(yù)處理指令的作用是在指令處展開被包含的文件。包含可以是多重的，也就是說一個被包含的文件中還可以包含其他文件。標準C編譯器至少支持八重嵌套包含。預(yù)處理過程不檢查在轉(zhuǎn)換單元中是否已經(jīng)包含了某個文件并阻止對它的多次包含，這個的處理辦法使用上面給出的條件預(yù)處理指令。

include文件的展開是一個很簡單的過程，只是將include文件包含的代碼拷貝到包含當前cpp文件中。

（1）沒有被任何的其它cpp文件或者頭文件包含的.h文件將不會被編譯。也不會最終成為應(yīng)用程序的一部分。

編譯C++工程后你會發(fā)現(xiàn)，并沒有報告上面的代碼錯誤。這說明.h文件本身不是一個編譯單元。只有通過include語句最終包括到了一個.cpp文件中后才會成為一個編譯單元。

（2）存在一種可能性，即一個cpp文件直接的或者間接的包括了多次同一個.h文件。

上面這樣的多重包含 就出現(xiàn)編譯錯誤

（3）include文件是按照定義順序被展開到cpp文件中的。

編譯和鏈接。

C++的編譯實際上分為編譯和鏈接兩個階段，這兩個階段聯(lián)系緊密。根據(jù)C++標準，一個編譯單元（Translation Unit）是指一個.cpp文件以及它所include的所有.h文件，.h文件里面的代碼將會被擴展到.cpp文件里，然后編譯器編譯該.cpp文件生成一個.obj文件。obj文件擁有PE[Portable Executable,即windows可執(zhí)行文件]文件格式，并且本身包含的就已經(jīng)是二進制碼，但是，不一定能夠執(zhí)行。當編譯器將一個工程里的所有.cpp文件都編譯完畢后，再由鏈接器進行鏈接，成為一個.exe或庫文件。

編譯上面的項目，VS會生成如下文件

生成的目標文件為可重定位文件（Relocatable File）

這里有個問題，雖然test.h對main.cpp是可見的（main.cpp包含了test.h），但是test.cpp對main.cpp并不可見，那么main.cpp是如何找到func函數(shù)的實現(xiàn)的呢？

實際上，在單獨編譯main.cpp文件的時候編譯器并不先去關(guān)注func函數(shù)是否已經(jīng)實現(xiàn)，或者在哪里實現(xiàn)。它只是把它看作一個外部的鏈接類型，認為func函數(shù)的實現(xiàn)應(yīng)該在另外的一個obj文件中。在調(diào)用func的時候，編譯器僅僅使用了一個地址跳轉(zhuǎn)，但是由于并不知道foo具體存在于哪個地方，因此只是在jump后面填入了一個假的地址。然后就繼續(xù)編譯下面的代碼。當所有的cpp文件都執(zhí)行完了之后就進入鏈接階段。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的C/C++ 之 应用程序的编译过程的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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