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cs:programming:cpp:courses:cpp_basic_deep:chpt_0 [2024/01/23 15:20] – codingharecs:programming:cpp:courses:cpp_basic_deep:chpt_0 [2024/04/14 11:45] (当前版本) – [编译链接模型] codinghare
行 13: 行 13:
 ==对象生命周期的精确控制== ==对象生命周期的精确控制==
   * C++ 没有垃圾回收机制，需要处理资源   * C++ 没有垃圾回收机制，需要处理资源
-  * Zero-overhead Abstraction +  * 垃圾回收需要额外的系统资源运行 
-  * 引入大量特性，便于工程实践+C++ 中的异常处理 只有 try-catch, C# 中有 try-catch-finally. 因为垃圾回收必须要使用 finally。 
 +==Zero-overhead Abstraction== 
 +  * 不需要为没有使用的语言特性付出成本 
 +    * 虚函数：没有虚函数，就不是抽象类（对应 C#，即便没有派生，也需要付出派生类的成本，因为所有的类都继承于 Object） 
 +    * https://godbolt.org/z/fq66hM 
 +      * 不用 new 就不用堆 （C# 会） 
 +    * 使用了一些语言特性不等于付出运行期成本 
 +    * https://godbolt.org/z/Pv9bWj 
 +      * 编译期已经处理了函数逻辑 
 +      * ''constrval'' C++ 20 关键字，在编译器内部执行，运行期不执行函数，直接返回结果。 
 + 
 +==引入大量特性，便于工程实践== 
 +  * 一系列不断衍进的标准集合 
 +    * C++98/03 ， C++11 ， C++14 ， C++17 ， C++20 ， C++23 ？
   * 三种编程范式：面向过程、面向对象、泛型   * 三种编程范式：面向过程、面向对象、泛型
   * 函数重载、异常处理、引用   * 函数重载、异常处理、引用
 +  * 语言本身的改进
 +    * Memory Model（多线程角度 C++ 11）
 +    * Lambda Expression（C++11）
 +  * 标准库的改进
 +    * type_traits / ranges（容器扩展）
 +    * auto_ptr（C++11 中被智能指针替代）
 +==C++ 标准的工业界实现==
 +  * MSVC / GCC / Clang
 +    * 每个编译器可能并不完全遵照标准
 +      * https://godbolt.org/z/cKMjK3
 +    * 不同的实现存在差异
 +      * https://godbolt.org/z/6hnPhY
 +==不能脱离具体的语境讨论 C++==
 +  * 我使用什么样的标准
 +  * 我使用什么样的工具
 +==编写程序时要注重==
 +  * 性能
 +  * 标准：尽量使用跨平台的库（符合标准的库），避免移植问题
 +====C++ 的开发环境与相关工具====
 +  * 编译器：Visual C++ / GCC (G++) / Clang (Clang++)
 +===工具===
 +  * time: 使用 linux 自带的 time 测试程序运行时间
 +<code bash>
 +/usr/bin/time 
 +</code>
 +  * valgrind：查内存泄漏
 +  * Cpp reference
 +  * Compiler explorer 
 +    * 可以查看程序对应的汇编代码
 +    * 代码的分颜色：对应汇编和C++源码
 +    * 可选不同编译器，方便做比较
 +  * C++ Insights：解释代码（比如 for range 是怎么实现的）
 +  * youtube
 +    * cppcon
 +====C++ 的编译 / 链接模型====
 +通常情况下，处理程序的方式有两种：
 +  - 简单加工
 +  - 编译+链接
 +==简单加工模型==
 +将所有的内容都堆在一块，直接进行编译：
 +{{ :cs:programming:cpp:courses:cpp_basic_deep:cpp_ref_0_complie.jpg?400 |}}
 +  * 加工时间长
 +  * 少量修改也会导致全部重新加工
 +==分块处理==
 +{{ :cs:programming:cpp:courses:cpp_basic_deep:cpp_ref_0_complie_2.jpg?400 |}} \\ \\ 
 +每个文件单独编译，再进行链接
 +  * 编译耗费资源，但一次输入少
 +  * 链接输入多，但速度快
 +  * 便于升级（只需要修改需要的文件即可）
 +===C++ 的编译 / 链接模型===
 +C++ 基于分块处理的概念来定义自己的编译链接模型。由此概念引申出了几个重要的概念：
 +==定义与声明==
 +  * 变量的问题
 +    * 如果是简单加工，那么只需要定义一个变量即可
 +    * 如果是分块处理，那么多个文件中很可能都会使用到这个变量
 +      * 处理的办法是：**分离变量的定义与声明**，定义只有一处；在**需要使用的地方进行声明**
 +      * 该定义会在**链接期**进行查找
 +  * 头文件与源文件
 +    * 按需声明的做法，在文件较多的情况下也比较费时费力
 +    * 解决的方法：**将所有的声明装进头文件**，在需要使用的地方**包含该头文件**即可
 +      * 编译器会将头文件自动展开
 +  * 翻译单元（编译器处理）
 +    * 用于处理源文件和头文件的关系
 +    * 将某个源文件，以及相关的头文件，除开应该忽略的预处理语句，构造出来的东西。
 +  * 一处定义原则
 +    * 要求**所有**的翻译单元里只能有**一个定义**（因为编译器必须要看到定义才能编译）
 +    * 程序级：函数
 +    * 翻译单元级：内联函数，类，模板
 +==编译链接模型==
 +  * **预处理**（//preprocessor//）
 +    * 将源文件变为翻译单元（ ''.i'' 文件）
 +    * 防止头文件被循环展开：嵌套的头文件会在预处理过程中反复展开
 +      * 使用宏 ''#ifndef'' 解决：重复定义的 Header 会被当做可丢弃的预处理语句。
 +        * 缺点：宏重名可能导致引入失败
 +      * 使用 ''#pragma once''：对展开进行计数
 +
 +<code bash>
 +g++  -E ./main.cpp o ./main.i
 +</code>
 +  * **编译**（//Compiler//）：将翻译单元转换为相应的汇编语言，并进行相应的优化（''-O3''）
 +    * 优化的缺点：可能使 debug 的信息丢失， 因此会将程序编译分为 realease 编译（速度）和 debug 编译（调试）
 +    * 增量编译：单独修改某个文件后进行编译，也就是根据源文件的最新时间来判断
 +      * 如果修改了头文件，那么应该重新编译所有的源文件（某些老编译器不支持，此时需要全部编译）
 +    * 全部编译（//rebuild//）：改完头文件后没有 自动 rebuild，那么就需要手动 rebuild
 +<code bash>
 +g++ main.i -S - o main.s
 +</code>
 +  * **汇编**（//assembler//)：汇编代码生成为可链接文件
 +<code bash>
 +g++  main.s - c- o main.o
 +</code>
 +  * **链接**（//Linker//）：
 +    * 整合所有的目标文件
 +    * 关联声明和定义
 +    * 生成可执行文件
 +    * 链接的种类：
 +      * 内部链接：如果变量只能存在翻译单元里面，那么是内部链接
 +      * 外部链接：如果可以存在于翻译单元之间，那么是外部链接（''extern''）
 +      * 无连接：都不可见，则无连接
 +    * 常见链接错误：定义不可见（比如有声明没定义的情况）
 +    * 查看当前程序的外部链接：''nm target.o - o''
  
  • 最后更改: 2024/01/23 15:20
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