【给女朋友讲C++】C++的编译
目录
- 1 什么是C++
- 2 C++标准
- 3 C++编译
- 3.1 源码
- 3.2 编译
- 3.3 连接
- 3.4 执行
- 4 第一个C++程序
- 4.1 hello world
- 4.2 命令行编译
- 4.3 使用cmake编译
- 5 参考
1 什么是C++
C++是一种面向对象的编程语言，扩展了C语言，支持低级内存操作和高效的系统编程。他的主要特性有：
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面向对象编程（OOP）
封装：C++支持通过类和对象的定义来实现封装，使其能够模拟现实世界的实体。
继承：可以通过继承来建立类之间的关系，并重用代码。
多态：通过函数重载和运算符重载，C++实现了多态的概念，允许以不同方式调用相同的函数。 -
泛型编程：C++引入了模板，使得代码可以与数据类型无关，从而实现高度重用。这使得开发者可以编写抽象的算法和数据结构（如STL）。
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内存管理：C++提供对内存管理的手动控制，包括动态内存分配（new和delete），使得程序员可以高效地管理资源，但也需要小心处理内存泄漏。
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标准库：C++标准库（STL）提供了一系列预定义的模板类和算法（如容器、迭代器和算法），极大地方便了软件开发。
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低级操作：C++能够直接访问硬件和内存，实现高效的性能，适合系统编程（如操作系统和嵌入式系统）。
2 C++标准
C++语言经过多次标准化，主要由国际标准化组织（ISO）负责。
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C++98 (ISO/IEC 14882:1998)
第一版正式标准，奠定了C++的基本特性，包括面向对象的特性、模板、标准库等。
C++03 (ISO/IEC 14882:2003)
主要是对C++98的修订，修正了一些小的缺陷，并没有重大新特性。 -
C++11 (ISO/IEC 14882:2011)
引入了许多新特性，如自动类型推导（auto）、范围-based循环、Lambda表达式、并发支持（线程库）、智能指针等。 -
C++14 (ISO/IEC 14882:2014)
在C++11基础上的小幅更新，增加了对Lambda表达式的扩展、通用的std::make_unique函数等。 -
C++17 (ISO/IEC 14882:2017)
引入了新的标准库特性，如std::optional、std::variant、std::filesystem、结构化绑定等。 -
C++20 (ISO/IEC 14882:2020)
重大标准，提供了概念（Concepts）、协程（Coroutines）、范围（Ranges）、模块（Modules）等新特性。 -
C++23
3 C++编译
编译过程如下图：
3.1 源码
源码文件的命名方式，文件名随便，但是后缀有规定，一般常用cpp，cc，cxx
3.2 编译
常用编译器
- Visual C++ (MSVC)：由微软开发，仅适用于Windows操作系统。
- GCC (GNU Compiler Collection)：适用于Unix/Linux操作系统。g++ 是 gcc 的 C++ 编译器，专门用于编译 C++ 程序。它会自动链接 C++ 标准库，并支持 C++ 特性。
- LLVM Clang：适用于Windows和Unix/Linux操作系统。
- Intel C++ Compiler：适用于Linux、Windows和Mac OS X操作系统。
- TCC (Tiny C Compiler)。
编译过程
3.3 连接
常用连接器
- GNU ld: 随 GCC 一起使用的开源连接器，广泛应用于 Linux 及其它 UNIX-like 系统
- MSVC Linker: 微软 Visual Studio 提供的连接器，与 MSVC 编译器配合使用。
- Apple ld (LLVM ld): Apple 提供的链接器，通常与 Clang 编译器一起使用。支持 macOS 和 iOS 的开发。
3.4 执行
假设可执行程序的名字为main
# 没有命令行参数
./main # linux平台
.\main.exe # windows平台# 有命令行参数
./main arg1 arg2
4 第一个C++程序
4.1 hello world
// main.cpp
#include <iostream> int main() { std::cout << "Hello, World!" << std::endl; return 0;
}
4.2 命令行编译
预编译(.cpp->.ii)
clang++ -E main.cpp -o main.ii
编译(.ii->.s)
clang++ -S main.ii -o main.s
汇编(.s->.o)
clang++ -c main.s -o main.o
链接(.o->可执行文件)
clang++ main.o -o main
一步到位直接生成可执行程序
clang++ main.cpp -o main
./main # 执行
如果需要连接其他库
clang++ -o output_program source_file.cpp -I/path/to/include -L/path/to/lib -llibrary_name
其中：
- -o output_program：指定输出的可执行文件名。
- source_file.cpp：你的 C++ 源文件。
- -I/path/to/include：指定第三方库的头文件目录。如果库的头文件不在标准位置，需要用这个参数添加。
- -L/path/to/lib：指定第三方库文件所在的目录。
- -llibrary_name：链接库。将 library_name 替换为库的实际名称（不带 lib 前缀和文件扩展名）。
4.3 使用cmake编译
大型项目编译过程可能会比较复杂，如果直接使用命令会比较麻烦。
gcc自带了一个自动化构建工具make，Makefile 是 make 所依赖的文件，定义了如何构建项目，包括文件的依赖关系和生成目标的规则。
但是有人还是觉得makefile太难写，GNU Autotools提供了一个工具可以生成configure文件，他是一个shell，运行后生成makefile。
还有觉得这些都不好用，所以开发了cmake，他需要我们自己编译一个名为CMakeFile.txt，其中指明编译过程，依赖库等等。cmake会基于CMakeFile.txt生成makefile。下面是要给cmake的简单实例：
# CMakeFile.txt
cmake_minimum_required(VERSION 3.10) # 设置项目名称
project(HelloWorld) # 添加可执行文件
add_executable(main main.cpp)
mkdir build
cd build
cmake ..
cmake --build . # make
./main
5 参考
C++的前世今生