Parallel101-1.学C++从CMake学起

2022-02-272022-11-06 笔记 / Parallel10115 分钟读完 (大约2240个字)

Parallel101 笔记+课后作业，课程传送门：

https://www.bilibili.com/video/BV1fa411r7zp/?spm_id_from=333.788

Make,构建系统

构建系统是为了简化多文件编译：

在多文件编译时，每有一个文件改动就要重新编译所有文件，解决办法就是将每个文件单独编译成.o 文件，再链接这些.o 文件为可执行文件，若改动了某个文件，那么只需要重新将那个文件编译成.o 文件即可
优点：
这样我们改几个文件还得自己重输那几个文件的编译命令，太麻烦，所以使用构建系统来帮我们监控哪些文件被改了，我们只需要写一份 makefile 就可以用 make 命令来编译好所有应该编译的文件
缺点：
需要编写各个文件之间的依赖关系，有头文件时特别头疼,如果我改了一个文件的头文件 include，重新写 makefile
语法太简单，没有条件判断
不能跨平台
不能跨编译器，为 g++编写的 makefile 中有 g++的参数，不能用于 clang++

a.out: hello.o main.o
    g++ hello.o main.o -o a.out

hello.o: hello.cpp
    g++ -c hello.cpp -o hello.o

main.o: main.cpp
    g++ -c main.cpp -o main.o

CMake,构建系统的构建系统

只需要写一份 CMakeLists.txt

优点：

自动检测源文件和头文件的依赖关系，导出到 Makefile 里
相对高级的语法，内置的函数有 configure、install 等
跨平台，linux 上生成 makefile, windows 上生成 vsproj 等
通过参数指定要使用的编译器, Cpp 版本等

1	cmake -B build

库

有时候多个可执行文件，他们之间的某些部分是相同的，这些功能就可以做成一个库，让大家一起用
库中的函数可以被可执行文件调用，可以被其他库调用

静态链接库(.a/.lib,Linux/Windows)

静态库相当于多个.o 文件的打包，在编译时将对应的代码插入可执行文件, 可执行文件的体积会变大, 编译完成后可以删除静态库

动态链接库(.so/.dll,Linux/Windows)

运行时调用，编译时只在可执行文件中生成”插桩函数”，当可执行文件被加载时会读取指定目录的动态链接库文件，加载到内存中的空闲位置，并且替换相应的”插桩”指向的地址为加载后的地址，这个过程被称为重定向。这样以后函数被调用就会跳转到动态加载的地址去。

指定目录:

Windows：可执行文件同目录，其次是环境变量%PATH%
Linux：ELF 格式可执行文件的 RPATH，其次是/usr/lib 等

windows/linux 下动态链接库的实现区别：

windows：引用.dll 也需要一个配套的.lib，这个.lib 的作用就是作为插桩函数在编译的时候插入可执行文件中，相当于.dll 就是把.lib 中函数的实现给抽离的出来，从而节省了可执行文件的大小
Linux：自动生成插桩而不需要.a 文件来生成插桩

cmake_minimum_required(VERSION 3.12)
project(hellocmake LANGUAGES CXX)

//生成静态库
//add_library(hellolib STATIC hello.cpp)

//生成动态库
add_library(hellolib SHARED hello.cpp)

//生成可执行文件
add_executable(a.out main.cpp)

//为可执行文件链接库hellolib
target_link_libraries(a.out PUBLIC hellolib)

Cpp 为什么需要声明？

Cpp 是一种强烈依赖上下文的语言

多文件编译，main.cpp 要使用 hello.cpp 的函数，必须要要在 main.cpp 中声明这个函数

因为编译器是一个文件一个文件编译，然后链接, 所以 main.cpp 在使用别的文件的函数时需要知道函数的参数和返回值类型：这样才能支持重载，隐式类型转换等特性。
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void show(float x);

//编译器就知道要把3转化成3.0f
show(3);
让编译器知道 show 是一个函数名而不是变量或类名, 如果没有声明，编译器可以把他当作创建了一个名为 show 的临时对象

为什么需要头文件？

上面说到，如果一个文件需要用另一个文件里面实现的函数，那么就得声明这个函数，但如果有 100 个文件都要用到这个函数，那岂不是这 100 个文件都得写这个声明？

一个函数还好，如果 100 个文件每个文件都要用到某个文件里实现的 100 个函数，那不是声明得写得老长了？而且要改声明呢？

所以有了头文件，我们把这些声明写进头文件 hello.h 中，只需要#include "hello.h"就好了

Cpp 中以#开头的都是预处理指令，由预处理器在编译前执行，#include "hello.h"会把 hello.h 的内容替换到当前位置

这样每当我们更改了 hello.cpp 实现中的函数参数，只需要更改 hello.h 中的内容就行，而不用改 100 个文件的声明了

tips：

推荐在 hello.cpp 也就是函数实现所在的文件中插入#include "hello.h"这样可以避免沉默的错误，这样的话，当函数实现的更改时，编译器就会提示声明与定义不一样，不然的话，这个错误就只能在链接的时候发现了
使用 C 语言代码要写在extern "C"{}中，编译器知道这是 C 代码就不会用重载等特性了

还有一些就不赘述了，如：