跟我学C++中级篇——头文件控制预处理器指令-优快云博客

一、预编译指令和预处理指令

大家在日常的开发中，经常听到几种说法，比如预编译指令，预处理指令，甚至还有其它的说法。其实从严格意义上讲，二者基本是一回事，预处理指令是C++中的标准术语而预编译指令是开发者的通俗的叫法，至于其它的说法大家可以认为是更小众的叫法。
预处理指令，是指所有以“#”开头的指令，常见的如#include,#define等等。预处理器指令是编译过程的第一阶段，由预处理器执行（所以叫预处理器指令），它主要是对源码进行文本级的操作，为后续的正式编译做准备。

二、预处理指令分类及例子

在日常的开发中，常见的预处理指令主要有以下几类：
1、包含文件
即#include，这是开发者最常见的用法，其主要目的是为了代码重用，避免重复声明相关对象。比如类似下面的情况等：

#include <iostream>
#include "a.cpp"

2、预定义宏应用
即使用#define进行常量、函数等的定义，其目的主要是为了重用代码、提高代码的可维护性等。但一定要明白，宏的使用只是简单的替换，内部有不少的坑坎，开发者要加强小心。

#define T 100
#define ADD(a,b) (a+b) //考虑有没有问题？

3、条件编译
条件编译算是C++开发者用得非常多的一种方法，主要目的是通过指令来处理代码是否参与编译的条件。比如一段代码功能的启用，头文件的重复包含，是否为调试模式以及其它条件，都可以使用，如：

#pragma once  //避免头文件重复包含
//其下类似
#ifdef condition
   code
#endif

#ifdef CPLUSPLUS
   code
#else
   code
#endif

4、编译器指令
这个用得也不少，一般用在一些特定的应用场景上。其主要目的是为了向编译器提供一些指令实现的手段,比如：

 #pragma comment(lib，"*.lib") 
 #pragma pack(push, 1) 
 #pragma warning(disable: xxxx)

5、异常指令
这个就属于对一些编译异常的处理了，大部分开发者用得相对要少得多，类似下面：

#if !defined(__MAX__)
#error "value out of ranges!" // 中断编译
#endif

#if sizeof(long) != 8
#warning " 32-bit systems" //  警告
#endif

其实预处理器指令在不同的平台还有不少，而且有些还是平台专门定制的，大家可以根据相关的平台资料说明进行应用。

三、利用预处理器指令控制头文件

在大家常见的预处理器指令中，有一种重要的用法就是防止重复包含控制头文件（其实其它的类似文件基本类似）。一般来说，控制头文件重复包含有下面的两种简单用法：

//第一种 
#pragma once

//第二种
#ifndef __DEMO_H__
#define __DEMO_H__

#endif

第一种方法在Windows平台上开发，非常常见，VS开发中自动生成的头文件，都会自动有此预处理器指令。但需要说明的是，这个指令并不是C++标准支持的，只不过目前主流的C++编译器都支持（这也是前面总提的各编译器厂商夹带的私货）。第二种情况在Linux上开发非常常见（当然，Windows平台上用得也不少），比如用Qt自动生成的头文件就是这种情况。
对于第二种的用法，非常好理解，这里简单介绍一下第一种（#pragma once）的内部实现。编译开始后，编译器会在内部维护一个列表，用来保存已经发现的头文件，即每次发现#pragma once，预处理器都会对这个列表进行处理。编译过程中，如果列表中有当前的头文件，则不再处理，这样就可以防止重复包含头件，否则，当前的头文件就会被追加到维护的列表中。
这两种方法各有优缺点：
1、第一种简单、方便和安全，缺点是非标准定义，有可能会被特定的编译平台不支持
2、第二种稍显复杂，且容易出现名字重复，产生一些莫名的编译问题，这个在大工程中可能会出现并不容易定位
3、第一种情况对一些异常情况（比如同文件但不同路径）产生异常问题，而第二种则不会
4、第一种情况一般比第二种情况编译速度可能会快些
5、第一种更容易维护，但处理复杂头文件包含时可能有所欠缺，第二种看上去略有些复杂，但基本适应各种场景