C++入门（一）C++程序编译、头文件

C++程序编译、头文件

1.C++程序编译概述

一个C++程序由一个或多个编译单元（compilation unit）构成。每个编译单元都是一个独立的源代码文件，通常是一个带.cpp扩展名的文件，编译器每次可以处理一个这样的文件。对于每个编译单元，编译器都会产生一个目标文件，它的扩展名是.obj(Windows中)或.o（Unix或Mac OS X中）。这个目标文件是一个二进制文件，其中包含了系统架构方面的机器代码，而程序则要运行在此基础之上。
一旦所有.cpp文件都编译完成，就可以使用一个称为连接器的特殊程序，把这些目标文件连接在一起，生成一个可执行的程序。连接器会连接这些目标文件，并且会解析函数和编译单元中引用到的其他符号的内存地址。
在构建一个程序时，必须确保其中的某个编译单元包含一个mian()函数，它是程序入口的标志。这个函数不属于任何类，它是一个全局函数（global function）。图1给出了这一过程的原理图。

2.一个C++小程序

如下，是一个C++小程序的源代码。该程序有两个编译单元组成:main.cpp add.cpp

/*add.cpp*/
int add(int x, int y) {
    return x + y;
}

这个文件只简单包含了一个称为add()的全局函数，它返回带参数的和。
main.cpp

#include<iostream>
int add(int , int);
int main(int argc, char *argv[]){ //argc,参数个数；argv,参数值
   ...
}

源文件 main.cpp 包含了main()函数的定义。在C++中，main函数的参数是一个int和一个char* 数组（一个字符串数组）。可以从argv[0]中获取程序的名字，命令行参数则分别放在argv[1]、argv[2]…argv[argc-1]中。如果该程序不能使用命令行参数，则可以把main()定义成不带参数的形式。
标准C++库中的所有函数和大多数的其他对象都在std 命名空间中。一种访问命名空间中的某一项的方法时用命名空间的名字和：：操作符作为该项名字的前缀。在C++中::操作符可以作为复杂名字的分隔符。命名空间可以避免命名冲突问题，使得多个人合作项目变得更容易。
位于第三行的代码是一个函数原型（function prototype）。它告诉编译器：存在这样一个带有给定参数和返回值的函数。而实际的函数则可以位于同一个编译单元中，也可以放在其他编译单元中。没有这个函数原型，编译器将不会允许我们后面调用这个函数。在函数原型中，参数名字是可有可无的。

3.头文件

原因：在真是的程序中，我们通常会把add()函数的函数原型放在一个单独的文件中，然后在需要调用这个函数的所有编译单元中都包含这个文件。这样的文件就称为 头文件（header file）。并且通常扩展名为.h。
重写上述程序：

#ifndef ADD_H
#define ADD_H
class Add {
public:
    int add(int x, int y);
};
#endif

这个头文件被预处理命令(#ifndef, #define, #endif )分为三部分。这三个命令可以确保头文件只作用一次，即使这个头文件在同样的编译单元中被包含了多次都是如此（头文件又包含头文件时，就会发生这种多次包含的情况）。根据惯例，通常使用这个文件的名字作为预处理器的符号(例子中为，ADD_H)。
main.cpp如下：

#include <iostream>
#include "add.h"
using namespace std;
void main() {
    ...
}

第3行中的#include命令扩展了 add.h 文件的内容。C++预处理器会在编译开始之前获取所有这些以 # 开头的指示符。以前，预处理器是一个单独的程序，需要在运行编译器之前先由程序猿手动调用它。而现在的编译器则会隐式的调用预处理器。
1 行中的 #include 扩展了 iostream 头文件的内容，它是标准C++库的一部分。标准的头文件没有 .h 后缀。包围文件的<>：说明头文件都位于系统的标准位置，” “则告诉编译器要到当前目录中查找头文件。这些包含命令通常都会放在 .cpp 文件内容的最前面。
不像.cpp文件，头文件自身都不是编译单元，并且也不会产生任何目标文件。头文件或许只包含一些让不同编译单元能够相互联系的声明而已。因此，把 add() 函数的实现代码放在一个头文件中就显得不合适了。因为如果这样做了，当多个.cpp 文件都包含头文件时，那么就会得到add()函数的多重实现。于是，连接器就会提示add() 出现了多重（同样的）定义，并拒绝生成可执行程序。但如果声明了一个函数但是没有再实现它，连接器就会报错，输出“unresolved symbol “（不可解析的符号）。如下例子所示：
add.h

#ifndef ADD_H
#define ADD_H

class Add {
public:
    int add(int x, int y);
};

#endif

Add.cpp

#include "add.h"

int Add::add(int x, int y) { //实现add函数
    return x + y;
}

Main.cpp

#include <iostream>

#include "add.h"

using namespace std;

void main() {
    Add a;
    int result = a.add(2, 3);
    cout<< result;
}

到目前为止，我们可能认为：一个可执行程序只是由一些目标文件构成的。但在实际情况中，可执行程序通常都会连接许多库，而这些库则可以实现许多线程的功能。库主要有两种类型：
* 静态库（static library） 可以直接放进可执行程序，就好像它们也是一些目标文件一样。这可以确保不会丢失这些库，但会让可执行程序变得很大。
* 动态库（dynamic library，也成为共享库或DLL） 位于用户机器上的标准位置，并且会在应用程序启动的时候自动加载它们。