降低编译时间

本文提出了五项原则来减少C++项目的编译时间:去除不必要的头文件包含、避免在头文件中包含可在.cpp文件中包含的内容、利用前向声明替代包含、合理使用预编译头文件以及采用Pimpl惯用法。
  关于include的原则最多,因为包含头文件相当于将代码复制到本文件来编译,而头文件又经常是用来被别人包含的,所以工程文件多了,每个文件都有 include链(包含的文件又include了其他文件),该链条不会止步于你工程,而会延伸到你所有使用的第3方库里面。 A.能够去掉的include就去掉。 说明:1.代码编写过程中或多或少都有一些历史遗留的不必要的头文件包含在你的文件里面,找到他们并去掉之。 2.去掉include链里面重复的include 。 B.能够在cpp里面include的头文件不要在头文件里面include。 说明:尽量去掉每个cpp会被串起来的头文件膨胀的机会。 C.能够用前向声明的就不要include,头文件里面也是一样 说明:在头文件里面用前向声明然后保存指针或者引用,在具体实现的cpp里面再包含头文件,虽然看起来和《C++ coding Standards》“Make header files self-sufficient”有些冲突,但是在一些核心的.h(被很多类include的)里面作改造工作,还是能够收到很大的降低编译时间效果,而付出的代价就是原来只需要包含该头文件就可以编译成功的cpp需要额外包含一些头文件。 举个例子: Foo类头文件使用了前向申明保存了A类和B类的指针或者引用为成员变量,在Foo类的cpp里面才包含A和B的头文件,而当C类需要使用Foo类时候包含Foo类的头文件,但是操作中又需要调用A的成员函数,C不同时包含A的头文件的花就会出现编译失败。 虽然表面上是让代码更加复杂了,但是除却带来降低编译时间的好处之外,代码也在强迫你进行解耦合,如果说你cpp里面需要包含的头文件越多,说明你这个类需要知道的对象就越多,你可以乘机检查一下自己的代码又没有不必要的耦合,为什么这个cpp需要知道那么多的本来可能属于别的类的细节..... D.把大多数模块都要使用的库文件或者稳定类的头文件include放到预编译头文件“stdafx.h”里面 说明:由于预编译头文件里面include的内容只会compile一次而被link多次,把一些常用类放到这里会降低很多编译时间,但也不能乱来,要点在于 “大多数”和“稳定”,如果一个头文件经常变化,他的一次小改动都会引起整个工程rebuild,哪怕只是一个注释,因为所有的cpp文件都包含了 stdafx.h而stdafx.h又包含了这个容易变动的头文件。 E.使用Pimpl惯用法 说明:关于Pimpl大家可以查下资料,《C++ coding Standards》里面也有讲解,基本上就是采用一个私有的前向申明的stuct指针把所有protect成员都封装起来起来.基本上是一个最终极的解决方案,但是对我们现有架构改造太大,不敢全面实行,我们只选择了数个最有价值的类进行了改造,打算以后在其他项目里面再全面应用。
### constexpr 对编译时间的影响及其原因 `constexpr` 的确可能增加编译时间,主要原因在于 `constexpr` 要求编译器在编译期间完成更多的计算任务。通常情况下,这些计算原本是在运行时由程序动态执行的[^1]。当开发者使用 `constexpr` 进行复杂的逻辑运算或者构建大型数据结构时,编译器需要额外的时间来验证和评估这些表达式的合法性并生成相应的结果。 #### 编译时间增加的具体原因 1. **更严格的语义检查** 使用 `constexpr` 定义的对象或函数必须遵循一系列严格的规定,比如它们只能调用其他 `constexpr` 函数、不能包含未初始化的变量等。这种约束意味着编译器需要花费更多精力去分析源码中的每一步操作是否合法[^2]。 2. **深层次递归展开** 如果某个 `constexpr` 函数内部存在大量嵌套调用甚至递归,则可能导致编译器反复展开这些调用来确保最终能够得出一个确定性的值。这不仅增加了内存占用还延长了处理周期[^3]。 3. **复杂的数据结构创建** 当尝试利用 `constexpr` 构建诸如静态数组或其他容器类对象时(例如通过 STL 中支持的部分),由于整个过程都需要发生在编译阶段而非运行时刻,因此会进一步加重编译负担[^4]。 --- ### 如何优化因 `constexpr` 导致的过长编译时间? 尽管如此,仍然有一些策略可以帮助缓解这个问题: 1. **合理控制规模与范围** 避免滥用 `constexpr` ,只将其应用于确实需要提前计算出来的部分;对于那些仅需简单赋初值即可满足需求的情况不必强加此限定符上去。 2. **简化算法设计** 尽量减少不必要的循环次数或是降低分支判断频率,在不影响功能的前提下精简业务流程以减轻编译压力。 3. **分模块独立编译** 把涉及较多 `constexpr` 计算的内容单独提取出来放到不同的文件里分别预编译成目标库形式再链接起来使用,这样可以有效缩短整体项目的总耗时。 4. **升级工具链版本** 新版编译器往往具备更好的性能表现以及针对现代 C++ 特性做了专门优化,适时更新到最新稳定发行版有助于改善体验效果。 5. **启用增量式调试模式** 在开发过程中开启特定选项让错误定位更加精准快速找到潜在瓶颈所在位置进而针对性调整代码架构布局。 ```cpp // 示例:简单的 constexpr 实现斐波那契数列 #include <iostream> constexpr int fib(int n){ return (n<=1)?n:(fib(n-1)+fib(n-2)); } int main(){ std::cout << "Fibonacci(10)="<<fib(10)<<std::endl; } ``` 上述例子展示了如何定义一个基本的 Fibonacci 数列计算器作为 `constexpr` 函数。然而需要注意的是,如果输入数值过大可能会引起指数级增长的子问题重复解决现象从而拖慢速度。 ---
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