一、预编译概述
1.1 预编译定义
- 预处理过程扫描源代码，对其进行初步的转换，产生新的源代码提供给编译器。可见预处理过程先于编译器对源代码进行处理。
- 目前绝大多数编译器都包含了预处理程序，但通常认为它们是独立于编译器的。预处理过程读入源码，检查预处理指令，对源代码进行相应转换，并删除程序中的注释和多余空白字符。
- 预处理指令以#号开头，#号必须是该行除了任何空白字符外的第一个字符。#后是指令关键字，在关键字和#号之间允许存在任意个数的空白字符。
1.2 预编译功能
预编译指令通常用于文件包含，宏定义，编译控制(包括：条件编译、编译器警告配置、字节对齐、放置注释、上报消息等等)，预编译还有一些更深层次的使用方法，下文将会介绍，综述预编译功能主要为：
- 上述基础功能
- 预编译头机制
- 元编程-代码生成
二、常用预编译指令
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指令 |
用途 |
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# |
空指令，无任何效果 |
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## |
用于把参数链接到一起 |
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#include |
包含一个源代码文件 |
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#define |
定义宏 |
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#undef |
取消已定义的宏 |
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#if |
如果给定条件为真，则编译下面代码 |
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#ifdef |
如果宏已经定义，则编译下面代码 |
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#ifndef |
如果宏没有定义，则编译下面代码 |
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#elif |
如果前面的#if给定条件不为真，当前条件为真，则编译下面代码 |
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#endif |
结束一个#if……#else条件编译块 |
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#line |
重置代码行号和文件名 |
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#error |
停止编译并显示错误信息 |
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#pragma |
设定编译器的状态或者是指示编译器完成一些特定的动作 |
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#pragma warning |
选择性的修改编译器的警告消息行为 |
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#pragma pack |
设置结构体等字节长度对齐 |
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#pragma comment |
导入lib或dll |
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#pragma deprecated |
抑制函数使用 |
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#pragma message |
弹出消息 |
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#pragma once |
保证文件编译一次 |
2.1 文件包含
#include "xxx.h" // 优先搜索当前目录
#include <yyy.h> // 优先搜索系统目录
PS：使用后定义符号，解决重复包含或者使用#pragma once
2.2 宏定义
2.2.1 标识宏定义
#ifndf _XXX_H_ // 常用于头文件标识定义
#define _XXX_H_
// header file content
……
#endif
#undef _YYY_H_ // 如果需要也可取消一个标识定义
不过头文件中一般时不要要取消定义的，在调试（ #define _DEBUG_ ）等其他用途中常会使用此功能；
2.2.2 标识或功能宏
还有一些常用的宏定义，用于定义常量或这完成某种功能，但要注意宏定义的形式，不然可能产生意想不到的效果，举例：
#define PI 3.14 // define const variable
#define Cube(n) (n)*(n)*(n) // calculate n's cube
/* may work as above macro, but may cause unexpected result */
#define Cube_2(n) n*n*n
举个栗子，对比使用宏Cube和Cube_2，我们就能发现区别：
int num = 8 + 2;
volume = Cube(num); // 展开结果为：(8 + 2)*(8 + 2)*(8 + 2)
volume2 = Cube_2(num); // 展开结果为：8 + 2*8 + 2*8 + 2
因此计算结果的大不相同；
2.2.3 ##运算符
##运算符用于把参数连接到一起。预处理程序把出现在##两侧的参数合并成一个符号。看下面的例子：
#define NUM(a,b,c) a##b##c
#define STR(a,b,c) a##b##c
main()
{
printf("%d ",NUM(1,2,3));
printf("%s ",STR("aa","bb","cc"));
}
最后程序的输出为:
123
aabbcc
2.3 编译控制
2.3.1 #line改变行号和文件
使用语法，#line number ["filename"]，举例：
#line 1000 "123.cpp"
cout << "行号：" <<__LINE__ << " 文件名：" << __FILE__ << endl;
此时输出结果为：
行号：1000
文件名：123.cpp
此编译命令常用与调试，辅助定位代码问题
2.3.2 #error上报编译错误
在某些情况下，控制编译抛出错误，举个栗子:
#ifdef XXX
...
#error "XXX has been defined"
#else
2.3.3 #pragma系列
- 设置告警信息
命令格式：
#pragma warning( warning-specifier : warning-number-list [; warning-specifier : warning-number-list...]）
#pragma warning( push[ ,n ] ) // 保存警告信息的现有的警告状态 [，把全局警告等级设定n].
#pragma warning( pop ) // 弹出警告信息，在入栈和出栈之间所作的一切改动取消
举个栗子：
/* 不显示4507和34号警告信息，4385号警告只显示一次，164号警告作为错误 */
#pragma warning( disable : 4507 34; once : 4385; error : 164 )
- 字节对齐
- 数据成员对齐规则：struct或union的数据成员，第一个数据成员offset为0，以后每个数据成员的对齐按照#pragma pack指定的数值和数据成员自身长度中，比较小的那个进行；
- 结构或联合整体对齐规则：在数据成员完成各自对齐之后，结构(或联合)本身也要进行对齐，对齐将按照#pragma pack指定的数值和结构(或联合)最大数据成员长度中，比较小的那个进行；
#pragma pack(x) // x is int number
struct A
{
char x;
double y;
int z;
}a;
sizeof(a)==13； // if x = 1
sizeof(a)==14； // if x = 2
sizeof(a)==16； // if x = 4
sizeof(a)==24； // if x = 8，default 相当于#pragma pack()
- 导入文件
#pragma comment( lib, "xxapi" ) // 动态导入 xxapi.lib
- 抑制老代码
#pragma deprecated
When the compiler encounters a deprecated symbol, it issues C4995:
void func1(void) {}
void func2(void) {}
int main()
{
func1();
func2();
#pragma deprecated(func1, func2)
func1(); // C4995
func2(); // C4995
}
- 上报编译消息
#pragma message("This is a test msg."）
三、预编译进阶使用
C++使用“头文件-源文件”的编译模型，每个源文件为一个编译单元，产生一个obj文件，然后所有obj被link到一起，生成exe文件。
在较大的系统软件中，有数以万的源文件，而每个头文件可能会包含数十甚至上百个头文件，
在每一个编译单元，这些头文件都会被从硬盘读进来一遍，然后被解析一遍，无数头文件的重复load与解析以及密集的磁盘操作，严重拖慢了程序的编译速度。
针对这个问题，有多种优化方式 [ref: C++ 预编译解析 ], 这里我们只看预编译头，是如何在这个问题上做出贡献的：
- 将所有稳定代码放入"stdafx.h"，VS工程默认放入了"targetver.h" windows平台的，“stdio.h”VC编译器的，“tchar.h”支持宽字符的等代码，根据实际加入自己的；
- stdafx.cpp 包含 stdafx.h, 设置stdafx.cpp文件的属性，预编译头设置为 创建, 其他cpp文件按照实际属性设置为 使用 或者 不使用；
- 工程对预先编译的代码进行编译，会生成一个pch文件（precompiled header），在首次编译生成pch文件之后，就不会再编译stdafx.cpp的内容，从而达到加快编译速度的目的；
四、预编译元编程
此处不探讨此功能，参见：