分类： C/C++
2009-03-11 17:13:57
预处理器-编译器-汇编器-链接器
预处理器会处理相关的预处理指令，一般是以"#"开头的指令。如：#include "xx.h" #define等。
编译器把对应的*.cpp翻译成*.s文件(汇编语言)。 汇编器则处理*.s生成对应的*.o文件(obj目标文件)
最后链接器把所有的*.o文件链接成一个可执行文件(?.exe)
1.部件:
首先要知道部件(可以暂且狭义地理解为一个类)一般分为头文件(我喜欢称为接口，如:*.h)及实现文件(如:*.cpp)。
一般头文件会是放一些用来作声明的东东作为接口而存在的。而实现文件主要是实现的具体代码。
2.编译单个文件:
记住IDE在bulid文件时只编译实现文件(如*.cpp)来产生obj，在vc下你可以对某个?.cpp按下ctrl+f7单独编译它
生成对应一个?.obj文件。在编译?.cpp时IDE会在?.cpp中按顺序处理用#include包括进来的头文件
(如果该头文件中又#include有文件，同样会按顺序跟进处理各个头文件，如此递归。。)
3.内部链接与外部链接:
内、外链接是比较基础的东东，但是也是新手最容易错的地方,所以这里有必要祥细讨论一下。
内部链接产生的符号只在本地?.obj中可见，而外部链接的符号是所有*.obj之间可见的。
如:用inline的是内部链接，在文件头中直接声明的变量、不带inline的全局函数都是外部链接。
在文件头中类的内部声明的函数(不带函数体)是外部链接，而带函数体一般会是内部链接(因为IDE会尽量把它作为内联函数)
认识内部链接与外部链接有什么作用呢？下面用vc6举个例子：
// 文件main.cpp内容:
void main(){}
// 文件t1.cpp内容:
#include "a.h"
void Test1(){ Foo(); }
// 文件t2.cpp内容:
#include "a.h"
void Test2(){ Foo(); }
// 文件a.h内容:
void Foo( ){ }
好，用vc生成一个空的console程序(File - new - projects - win32 console application)，并关掉预编译选项开关
(project - setting - Cagegoryrecompiled Headers - Not using precompiled headers)
现在你打开t1.cpp按ctrl+f7编译生成t1.obj通过 打开t2.cpp按ctrl+f7编译生成t2.obj通过
而当你链接时会发现:
Linking...
t2.obj : error LNK2005: "void __cdecl Foo(void)" (?Foo@@YAXXZ) already defined in t1.obj
这是因为:
1. 编译t1.cpp在处理到#include "a.h"中的Foo时看到的Foo函数原型定义是外部链接的，所以在t1.obj中记录Foo符号是外部的。
2. 编译t2.cpp在处理到#include "a.h"中的Foo时看到的Foo函数原型定义是外部链接的，所以在t2.obj中记录Foo符号是外部的。
3. 最后在链接 t1.obj 及 t2.obj 时, vc发现有两处地方(t1.obj和t2.obj中)定义了相同的外部符号(注意：是定义，外部符号可以多处声明但不可多处定义，因为外部符号是全局可见的，假设这时有t3.cpp声明用到了这个符号就不知道应该调用t1.obj中的还是t2.obj中的了)，所以会报错。
解决的办法有几种:
a.将a.h中的定义改写为声明，而用另一个文件a.cpp来存放函数体。(提示：把上述程序改来试试)
(函数体放在其它任何一个cpp中如t1.cpp也可以，不过良好的习惯是用对应cpp文件来存放)。
这时包括a.h的文件除了a.obj中有函数体代码外，其它包括a.h的cpp生成的obj文件都只有对应的符号而没有函数体，如t1.obj、t2.obj就只有符号，当最后链接时IDE会把a.obj的Foo()函数体链接进exe文件中，并把t1.obj、t2.obj中的Foo符号转换成对应在函数体exe文件中的地址。
另外：当变量放在a.h中会变成全局变量的定义，如何让它变为声明呢?
例如: 我们在a.h中加入:class CFoo{};CFoo* obj;
这时按f7进行build时出现:
Linking...
t2.obj : error LNK2005: "class CFoo * obj" (?obj@@3PAVCFoo@@A) already defined in t1.obj
一个好办法就是在a.cpp中定义此变量( CFoo* obj，然后拷贝此定义到a.h文件中并在前面加上extern(extern CFoo* obj如此就可通过了。当然extern也可以在任何调用此变量的位置之前声明，不过强烈建议不要这么作，因为到处作用extern，会导致接口不统一。良好的习惯是接口一般就放到对应的头文件。
b. 将a.h中的定义修改成内部链接，即加上inline关键字，这时每个t1.obj和t2.obj都存放有一份Foo函数体，但它们不是外部符号，所以不会被别的obj文件引用到，故不存在冲突。(提示：把上述程序改来试试)
另外我作了个实验来验证”vc是把是否是外部符号的标志记录在obj文件中的“(有点绕口)。可以看看，如下:
(1)文件内容:
// 文件main.cpp内容:
void main(){}
// 文件t1.cpp内容:
#include "a.h"
void Test1(){ Foo(); }
// 文件t2.cpp内容:
#include "a.h"
void Test2(){ Foo(); }
// 文件a.h内容:
inline void Foo( ){ }
(2) 选t1.cpp按ctrl+f7单独编译,并把编译后的t1.obj修改成t1.obj_inline
(3) 选t2.cpp按ctrl+f7单独编译,并把编译后的t2.obj修改成t2.obj_inline
(4) 把除了t1.obj_inline及t2.obj_inline外的其它编译生成的文件删除。
(5) 修改a.h内容为:void Foo( ){ },使之变为非内联函数作测试
(6) rebuild all所有文件。这时提示:
Linking...
t2.obj : error LNK2005: "void __cdecl Foo(void)" (?Foo@@YAXXZ) already defined in t1.obj
Debug/cle.exe : fatal error LNK1169: one or more multiply defined symbols found
(7) 好，看看工程目录下的debug目录中会看到新生成的obj文件。
下面我们来手工链接看看，
打开菜单中的project - setting - Link,拷贝Project options下的所有内容,如下:
kernel32.lib user32.lib gdi32.lib winspool.lib comdlg32.lib advapi32.lib shell32.lib ole32.lib oleaut32.lib uuid.lib odbc32.lib odbccp32.lib kernel32.lib user32.lib gdi32.lib winspool.lib comdlg32.lib advapi32.lib shell32.lib ole32.lib oleaut32.lib uuid.lib odbc32.lib odbccp32.lib /nologo /subsystem:console /incremental:yes /pdb:"Debug/cle.pdb" /debug /machine:I386 /out:"Debug/cle.exe" /pdbtype:sept 把它修改成:
Link.exe kernel32.lib user32.lib gdi32.lib winspool.lib comdlg32.lib advapi32.lib shell32.lib ole32.lib oleaut32.lib uuid.lib odbc32.lib odbccp32.lib kernel32.lib user32.lib gdi32.lib winspool.lib comdlg32.lib advapi32.lib shell32.lib ole32.lib oleaut32.lib uuid.lib odbc32.lib odbccp32.lib /nologo /subsystem:console /incremental:yes /pdb:"Debug/cle.pdb" /debug /machine:I386 /out:"Debug/cle.exe" /pdbtype:sept Debug/t1.obj Debug/t2.obj Debug/main.obj
pause
注意前面多了Link.exe，后面多了Debug/t1.obj Debug/t2.obj Debug/main.obj以及
最后一个pause批处理命令，然后把它另存到工程目录(此目录下会看到debug目录)下起名为link.bat
运行它，就会看到:
t2.obj : error LNK2005: "void __cdecl Foo(void)" (?Foo@@YAXXZ) already defined in t1.obj
Debug/cle.exe : fatal error LNK1169: one or more multiply defined symbols found
很好，我们链接原来的obj文件得到的效果跟在vc中用rebuild all出来的效果一样。那么现在如果
我们把备份出来的t1.obj_inline覆盖t1.obj而t2.obj_inline覆盖t2.obj再手动链接应该会是
不会出错的，因为原t1.obj_inline及t2.obj_inline中存放的是内部链接符号。好运行Link.bat，果然
不出所料，链接成功了，看看debug目录下多出了一个exe文件。这就说明了内或外符号在obj有标志标识!
(提示：上述为什么不用vc的f7build链接呢,因为文件时间改变了，build会重新生成新的obj，
所以我们用手动链接保证obj不变)[注bj信息可用dumpbin.exe查看]
4.#include规则:
有很多人不知道#include 文件该放在何处？
1). 增强部件自身的完整性：
为了保证部件完整，部件的cpp实现文件(如test.cpp)中第一个#include的应当是它自身对应的头文件(如test.h)。
(除非你用预编译头文件, 预编译头必须放在第一个)。这样就保证了该部件头文件(test.h)所必须依赖的其它接口(如a.h等)要放到它对应的文件头中(test.h),而不是在cpp中(test.cpp)把所依赖的其它头文件(a.h等)移到其自身对应的头文件(test.h等)之前（因为这样强迫其它包括此部件的头文件(test.h)的文件(b.cpp)也必须再写一遍include(即b.cpp若要#include "test.h"也必须#include "a.h")”。另外我们一般会尽量减少文件头之间的依赖关系，看下面：
2). 减少部件之间的依赖性：
在1的基础上尽量把#include到的文件放在cpp中包括。
这就要求我们一般不要在头文件中直接引用其它变量的实现，而是把此引用搬到实现文件中。
例如:
// 文件foo.h:
class CFoo{
void Foo(){}
};
// 文件test.h:
#include "foo.h"
class CTest{
CFoo* m_pFoo;
public:
CTest() : m_pFoo(NULL){}
void Test(){ if(m_pFoo){ m_pFoo->Foo();}}
...........
};
// 文件test.cpp:
#include "test.h"
.....
如上文件test.h中我们其实可以#include "foo.h"移到test.cpp文件中。因为CFoo* m_pFoo我们只想在部件CTest中用到,而将来想用到CTest部件而包括test.h的其它部件没有必要见到foo.h接口，所以我们用前向声明修改原文件如下:
// 文件foo.h:
class CFoo{
public:
void Foo(){}
};
// 文件test.h:
class CFoo;
class CTest{
CFoo* m_pFoo;
public:
CTest();
void Test();
//........
};
// 文件test.cpp:
#include "test.h" // 这里第一个放该部件自身对应的接口头文件
#include "foo.h" // 该部件用到了foo.h
CTest::CTest() : m_pFoo(0){
m_pFoo = new CFoo;
}
void CTest::Test(){
if(m_pFoo){
m_pFoo->Foo();
}
}
//.....
// 再加上main.cpp来测试:
#include "test.h" // 这里我们就不用见到#include "foo.h"了
CTest test;
void main(){
test.Test();
}
3). 双重包含卫哨:
在文件头中包括其它头文件时(如：#include "xx.h")建议也加上包含卫哨:
// test.h文件内容:
#ifndef __XX1_H_
#include "xx1.h"
#endif
#ifndef __XX2_H_
#include "xx2.h"
#endif
......
虽然我们已经在xx.h文件中开头已经加过，但是因为编译器在打开#include文件也是需要时间的，如果在外部加上包含卫哨，对于很大的工程可以节省更多的编译时间。
