前言

C++20最大的特性是什么？
——最大的特性是迄今為止沒有哪一款編譯器完全實(shí)現(xiàn)了所有特性。

C++20標(biāo)準(zhǔn)早已封版，各大編譯器也都已支持了C++20中的多數(shù)特性，但迄今為止（2021.7），尚未有哪一款編譯器完整支持C++20中的所有特性。有人認(rèn)為C++20是C++11以來最大的一次改動(dòng)，甚至比C++11還要大。

本文僅介紹C++20四大特性當(dāng)中的module部分。全文分為三章：第一章探究C++編譯連接模型的由來以及利弊、第二章介紹C++20 module機(jī)制的使用姿勢、第三章總結(jié)module背后的機(jī)制、利弊、以及各大編譯器的支持情況。

1，C++是兼容C的：不但兼容了C的語法，也兼容了C的編譯鏈接模型 2，1973年初，C語言基本定型：有了預(yù)處理、支持結(jié)構(gòu)體；編譯模型也基本定型為：預(yù)處理、編譯、匯編、鏈接四個(gè)步驟并沿用至今；1973年，K&R二人使用C語言重寫了Unix內(nèi)核。 3，為何要有預(yù)處理？為何要有頭文件？ 4，在C的誕生的年代，用來跑C編譯器的計(jì)算機(jī)PDP-11的硬件配置如下： 內(nèi)存：64 KiB 硬盤：512 KiB 編譯器無法把較大的源碼文件放入狹小的內(nèi)存，故當(dāng)時(shí)的C編譯器設(shè)計(jì)目標(biāo)是能夠支持模塊化編譯（將源碼分成多個(gè)源碼文件，挨個(gè)編譯）、生成多個(gè)目標(biāo)文件，最后整合（鏈接）成一個(gè)可執(zhí)行文件。 C編譯器分別編譯多個(gè)源碼文件的過程，實(shí)際上是一個(gè)One pass compile，即：從頭到尾掃描一遍源碼、邊掃描邊生成目標(biāo)文件、過眼即忘（以源碼文件為單位）、后面的代碼不會(huì)影響編譯器前面的決策，該特性導(dǎo)致了C語言的以下特征： A: 結(jié)構(gòu)體必須先定義再使用：否則無法知道成員的類型以及偏移，無法生成目標(biāo)代碼 B: 局部變量先定義再使用，否則無法知道變量的類型以及在棧中的位置。且為了方便編譯器管理?xiàng)？臻g，局部變量必須定義在語句塊的開始處。 C: 外部變量，只需要知道類型、名字（二者合起來便是聲明）即可使用（生成目標(biāo)代碼），外部變量的實(shí)際地址由連接器填寫 D: 外部函數(shù)，只需知道函數(shù)名、返回值、參數(shù)類型列表（函數(shù)聲明）即可生成調(diào)用函數(shù)的目標(biāo)代碼，函數(shù)的實(shí)際地址由連接器填寫。 5 頭文件和預(yù)處理恰好滿足了上述要求：頭文件只需用少量的代碼，聲明好函數(shù)原型、結(jié)構(gòu)體等信息，編譯時(shí)將頭文件展開到實(shí)現(xiàn)文件中，編譯器即可完美執(zhí)行One pass comlile過程了。

至此，我們看到的都是頭文件的必要性、益處，頭文件也有很多負(fù)面影響：

1 低效。頭文件的本職工作是提供前置聲明，而提供前置聲明的方式采用了文本拷貝，文本拷貝過程不帶有語法分析，會(huì)一股腦將需要的、不需要的聲明全部拷貝到源文件中。 2 傳遞性。最底層的頭文件中宏、變量等實(shí)體的可見性，可以通過中間頭文件“透傳”給最上層的頭文件，這種透傳會(huì)帶來很多麻煩。 3 降低編譯速度。加入a.h被三個(gè)模塊包含，則a會(huì)被展開3次、編譯三次。 4 順序相關(guān)。程序的行為受頭文件的包含順影響，也受是否包含某一個(gè)頭文件影響，在C++中尤為嚴(yán)重（重載） 5 不確定性。同一個(gè)頭文件在不同的源文件中可能表現(xiàn)出不同的行為。導(dǎo)致這些這些不同的原因，可能源自源文件（比如該源文件包含的其他頭文件、該源文件中定義的宏等），也可能源自編譯選項(xiàng)。 5 頭文件天然的迫使程序員將聲明與實(shí)現(xiàn)放在不同的文件，有利于踐行“接口與實(shí)現(xiàn)分離”，但同時(shí)容易引發(fā)接口與實(shí)現(xiàn)不一致的情況。

C++20中，加入了module。我們先看module 的基本使用姿勢，最后再總結(jié)module比header的優(yōu)勢。

(二)module的使用

填充內(nèi)容

2.1 實(shí)現(xiàn)一個(gè)最簡單的module

module_hello.cppm：定義一個(gè)完整的hello模塊，并導(dǎo)出一個(gè)say_hello_to方法給外部使用。當(dāng)前各編譯器并未規(guī)定模塊文件的后綴，本文統(tǒng)一使用".cppm"后綴名。".cppm"文件有一個(gè)專用名稱"模塊接口文件"，值得注意的是，該文件不光可以聲明實(shí)體，也可定義實(shí)體。

//module_hello.cppm export module hello; import <iostream>; import <string_view>; void internal_helper(){//do something; } export void say_hello_to(const std::string_view& something){internal_helper();std::cout<<"Hello "<<something<<" !"<<std::endl;return; }

main函數(shù)中可以直接使用hello模塊：

//main.cpp import hello; import <string_view>;int main(){say_hello_to(std::string_view{"Netease"});internal_helper();//errorreturn 0; }

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的C++20四大之一：module特性详解的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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