初探c++编译过程

在科研项目中碰到了一个c++的程序，需要自己进行编译，所以就顺带着复习了一波c++的编译过程。
本篇文章探究c++编译过程的第一篇，主要尝试编译单个源文件和多个源文件生成可执行文件。

单个源文件生成可执行程序

编写helloworld源代码，文件后缀是cpp

/* helloworld.cpp */
#include <iostream>
int main(){
    std::cout<<"hello world"<<std::endl;
    return 0;
}

通过gcc编译器对其进行编译

1
2
3

g++ helloworld.cpp
或者
g++ helloworld.cpp -o helloworld

如果是第一条命令，g++会编译helloworld.cpp文件产生a.out文件，a.out是默认文件名；
但是更多情况下我们使用g++编译文件的时候会通过-o参数来指定生成的可执行文件的文件名。比如这里生成的文件名就叫做helloworld

ls

因为执行了两次不同的编译，所以当前目录下会有三个文件，如下所示。

1	a.out helloworld helloworld.cpp

执行文件

1
2
3

./a.out
或者
./helloworld

这里两次结果是一样的

1	hello world

两个源文件生成可执行程序

这一部分我们自己编写一个头文件speak.h,然后编写一个测试文件speaktest.cpp进行编译测试。

编写speak.h代码

/*
speak.h
用于测试g++编译多个文件形成一个可执行文件
*/
#ifndef __SPEAK__
#define __SPEAK__
#include <iostream>
class Speak{
    public:
        void sayHello(const char* );
};

void Speak::sayHello(const char* str){
    std::cout<< "hello" <<'\t'<< str << std::endl;
}

#endif

编写speaktest.cpp代码

/*
speaktest.cpp
用于测试g++编译多个文件形成一个可执行文件
*/

#include "speak.h"
int main(){
    Speak speak;
    speak.sayHello("kingwen");
    return 0;
}

g++编译

1	g++ speaktest.cpp -o speaktest

执行结果

1	./speaktest

结果很符合我们的预期

1	hello kingwen

所以我们可以得出很明显的结论，就是我们的.h其实只要在最终的测试文件中include，不需要自己再手动编译一次，这非常符合编译原理课程中的讲述。

这里我们就发现一个问题，我们的speak.h头文件其实和它的实现都在同一个文件中，但是很多情况下，头文件只负责声明，具体实现是通过其他文件来实现的，如果碰到这种情况我们还可以通过只编译测试文件就能运行嘛？来测试一下。

声明和实现分离生成可执行程序

编写talk.h文件

/*
talk.h
用于测试当talk的声明和实现分离，那么在测试的时候能不能只编译测试文件。
*/

class Talk{
    public:
        void say(const char*); 
};

编写talk.cpp文件

/*
talk.cpp
用于测试当talk的声明和实现分离，那么在测试的时候能不能只编译测试文件。
*/

#include "talk.h"
#include <iostream>
void Talk::say(const char* str){
    std::cout<<"talk with"<<'\t'<<str<<std::endl;
}

编写talktest.cpp文件

/*
talktest.cpp
用于测试当talk的声明和实现分离，那么在测试的时候能不能只编译测试文件。
*/
#include "talk.h"
int main(){
    Talk talk;
    talk.say("kingwen");
    return 0;
}

尝试编译

1	g++ talktest.cpp -o talktest

注意，这个时候报错了！！！

➜  compilec++ g++ talktest.cpp -o talktest
Undefined symbols for architecture x86_64:
  "Talk::say(char const*)", referenced from:
      _main in talktest-2630f3.o
ld: symbol(s) not found for architecture x86_64
clang: error: linker command failed with exit code 1 (use -v to see invocation)

原因其实是没有找到Talk中say方法的实现。
那么我们尝试连同talk.cpp一起编译

1	g++ talktest.cpp talk.cpp -o talktest

这个时候就可以编译通过啦，而且经过我的测试中间talktest.cpp和talk.cpp的顺序交换是没有关系的。
5. 执行结果

1	./talktest

结果非常符合预期

1	talk with kingwen

由此，我们可以解释我们小节提出的疑问了，如果声明和实现不在同一个地方，那么对于实现文件是需要进行编译的，否则就会报错。

参考

GCC编译C++