函数，从编辑到编译 (上)

0. 序

我从一生下来就呆在这个昏暗的地方。

我不明白为什么程序员这么喜欢 dark mode，brighten mode 才是我的最爱。听说最近连 iphone 都开始支持 dark mode 了，没话讲。。。说好的绝不妥协呢？

我周围是熙熙攘攘的函数群，穿插着变量声明和宏定义。

在我们这里，函数是一等公民。

当然，不光在 c++，在面向过程的 c 语言、面向对象的 java ，尤其是在那些函数式编程的语言里，我们都扮演着举足轻重的角色。

能力越大，责任越大。我和一群函数伙伴们就负责维护着程序的功能。每个函数的一小步，合起来就是功能模块的一大步。

作为一门静态编译型语言，我们不像那些解释语言一样，写完就能直接运行，而是要先经过编译这一道坎，成为机器语言，才能够运行在我们赖以生存的机器上。

这道坎不是那么好过的，再顶尖的程序员，也会在这上面栽跟头。

放在往常，虽然程序偶尔会出 bug ，但大家齐心协力，可谓虫（bug）挡杀虫，过五关斩六将，整个程序也称得上是井井有条。

但这次，我们遇到了大问题。

1. 预编译

今天的一切看起来都很平凡，至少我是这么认为的。

屏幕外的程序员像平常一样敲着代码，我们像平常迎接着新函数的到来，像平常一样嬉笑怒骂，像平常一样期待着预编译进程的到来。

预编译进程是整个编译进程的先锋。

像往常一样，我们从磁盘出发，沿着总线来到了内存。这里就是进程的工作车间。

预编译进程第一步会 删除所有 #define，展开宏定义。处理条件预编译指令。

#define windows
#define bufsize 1024
#define depth 4
#define decode "utf-8"
...

上面的就是宏定义，每次我们都要在预编译进程的指挥下，把语句里出现的宏替换成对应的值。

这一步其实本来不需要我们干的，程序员怕麻烦，想要做到“一处修改，处处更改”，就发明了宏定义，让编译器来干这些“脏活累活”。

处理条件预编译指令就有点不一样了：

//windows or linux
#ifdef windows
<experssion1>
#else
<experssion2>
#endif

如果宏定义有这个 windows，就只留下 <experssion1>，没有的话就留 <experssion2> 。说白了，就是个预编译阶段能执行的 if... else ... 语句。上面的语句一处理，就变成了：

<experssion1>

对，注释也会被删除。

可怜那些注释，这一辈子都不曾领略 cpu 里的风景。

第二步是处理 #include预编译指令。

这一步就比上面的复杂多了。用专业的话来说，处理 “#include ”预编译指令，就是将被包含的文件插入到该预编译指令的位置。这个过程是递归进行的，也就是说被包含的文件可能还包含其他文件。

#include "config.h"
<expressions>

别看他们现在就只有短短两句，等把 config.h文件内容复制过来，信息量一下子就大了。

#ifndef _config_h_
#define _config_h_

#define version "1.0.0"
#define mode 1
...
...
#endif

<expressions>

补充一句，这个 .h 后缀的家伙，叫头文件。他是我们与其他文件的函数公民的沟通渠道。

头文件这个家伙和源文件不太一样，他是包含功能函数、数据接口声明的载体文件，主要用于保存程序的声明。也就是说，头文件里是没有函数的——我们曾多次试图占领头文件的领地，但都没有成功——都是因为程序员的约束。

每个头文件都会带有一组条件预编译语句，用来防止自己被多次编译。

至于怎么做到的，这太简单了，我不说你也能想出来。

听说有的编译器还支持 #pragma once ，添在头文件第一行就能做到相同的事情。可惜我们的编译器有点旧，不兼容他们。

最后这步就比较快了，添加行号和文件名标识。

走到这里，我们已经得到了编译器调试的需要的行号信息，如果编译到哪一步出错，或者出现 warning 这样的警告，就能把行号显示出来，方便程序员及时发现问题源头。

今天的预编译比我想象中要快一点，可能这次没什么进程跟我们抢 cpu 资源吧。

预编译阶段结束，# 的数量大大减少，仅剩下几个 #pragma 指令留在这里。

和其他宏定义指令不一样的是，#pragma 是能够跟编译器平起平坐的存在，预编译进程见了都得避让三分。

#pragma  warning( disable: 4507 34; once: 4385; error: 164 )

像这条指令，就是专门给编译器看的，意思是 ‘不显示4507和34号警告信息 ，4385号警告信息仅报告一次，把164号警告信息作为一个错误’ 。可以说，她是程序员和编译器之间的信鸽。

对于我来说，预编译阶段是比较轻松的，最复杂也只是处理条件预编译指令——删除几行代码罢了。

未完待续

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