函数，从编辑到编译 (上) --带你了解预编译作了什么

0. 序

我从一辈子下来就呆在这个昏暗的地方。

我不明白为何程序员这么喜欢 Dark Mode，Brighten Mode 才是个人最爱。据说最近连 iphone 都开始支持 Dark Mode 了，没话讲。。。说好的毫不妥协呢？

我周围是熙熙攘攘的函数群，穿插着变量声明和宏定义。

在咱们这里，函数是一等公民。

固然，不光在 C++，在面向过程的 C 语言、面向对象的 Java ，尤为是在那些函数式编程的语言里，咱们都扮演着举足轻重的角色。

能力越大，责任越大。我和一群函数伙伴们就负责维护着程序的功能。每一个函数的一小步，合起来就是功能模块的一大步。

做为一门静态编译型语言，咱们不像那些解释语言同样，写完就能直接运行，而是要先通过编译这一道坎，成为机器语言，才可以运行在咱们赖以生存的机器上。

这道坎不是那么好过的，再顶尖的程序员，也会在这上面栽跟头。

放在往常，虽然程序偶尔会出 bug ，但你们齐心合力，可谓虫（bug）挡杀虫，过五关斩六将，整个程序也称得上是层次分明。

但此次，咱们遇到了大问题。

1. 预编译

今天的一切看起来都很平凡，至少我是这么认为的。

屏幕外的程序员像日常同样敲着代码，咱们像日常迎接着新函数的到来，像日常同样嬉笑怒骂，像日常同样期待着预编译进程的到来。

预编译进程是整个编译进程的先锋。

像往常同样，咱们从磁盘出发，沿着总线来到了内存。这里就是进程的工做车间。

预编译进程第一步会 删除全部 #define，展开宏定义。处理条件预编译指令。

#define WINDOWS
#define BUFSIZE 1024
#define DEPTH 4
#define DECODE "utf-8"
...

上面的就是宏定义，每次咱们都要在预编译进程的指挥下，把语句里出现的宏替换成对应的值。

这一步其实原本不须要咱们干的，程序员怕麻烦，想要作到“一处修改，到处更改”，就发明了宏定义，让编译器来干这些“脏活累活”。

处理条件预编译指令就有点不同了：

//windows or linux
#ifdef WINDOWS
<experssion1>
#else
<experssion2>
#endif

若是宏定义有这个 WINDOWS，就只留下 <experssion1>，没有的话就留 <experssion2> 。说白了，就是个预编译阶段能执行的 if... else ... 语句。上面的语句一处理，就变成了：

<experssion1>

对，注释也会被删除。

可怜那些注释，这一生都未曾领略 CPU 里的风景。

第二步是处理 #include预编译指令。

这一步就比上面的复杂多了。用专业的话来讲，处理 “#include ”预编译指令，就是将被包含的文件插入到该预编译指令的位置。这个过程是递归进行的，也就是说被包含的文件可能还包含其余文件。

#include "config.h"
<expressions>

别看他们如今就只有短短两句，等把 config.h文件内容复制过来，信息量一会儿就大了。

#ifndef _CONFIG_H_
#define _CONFIG_H_

#define VERSION "1.0.0"
#define MODE 1
...
...
#endif

<expressions>

补充一句，这个 .h 后缀的家伙，叫头文件。他是咱们与其余文件的函数公民的沟通渠道。

头文件这个家伙和源文件不太同样，他是包含功能函数、数据接口声明的载体文件，主要用于保存程序的声明。也就是说，头文件里是没有函数的——咱们曾屡次试图占领头文件的领地，但都没有成功——都是由于程序员的约束。

每一个头文件都会带有一组条件预编译语句，用来防止本身被屡次编译。

至于怎么作到的，这太简单了，我不说你也能想出来。

据说有的编译器还支持 #pragma once ，添在头文件第一行就能作到相同的事情。惋惜咱们的编译器有点旧，不兼容他们。

最后这步就比较快了，添加行号和文件名标识。

走到这里，咱们已经获得了编译器调试的须要的行号信息，若是编译到哪一步出错，或者出现 warning 这样的警告，就能把行号显示出来，方便程序员及时发现问题源头。

今天的预编译比我想象中要快一点，可能此次没什么进程跟咱们抢 CPU 资源吧。

预编译阶段结束，# 的数量大大减小，仅剩下几个 #pragma 指令留在这里。

和其余宏定义指令不同的是，#pragma 是可以跟编译器分庭抗礼的存在，预编译进程见了都得避让三分。

#pragma  warning( disable: 4507 34; once: 4385; error: 164 )

像这条指令，就是专门给编译器看的，意思是 ‘不显示4507和34号警告信息 ，4385号警告信息仅报告一次，把164号警告信息做为一个错误’ 。能够说，她是程序员和编译器之间的信鸽。

<!--要注意的是，这里面的第几步第几步是不严谨的，预编译没有划分这样的界限-->

对于我来讲，预编译阶段是比较轻松的，最复杂也只是处理条件预编译指令——删除几行代码罢了。

未完待续

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