c++ - 在执行过程中如何用C++代码在计算机中找到Iostream文件

Question

我想知道在执行过程中的C++代码中如何创建iostream文件。我们在C++程序中编写#include，我知道#include是预处理程序指令
加载文件，是一个文件名，但我不知道该文件的位置。
我在想一些问题...

我们正在使用的编译器中是否存在标准库？

该文件存在于标准库中还是在我们的计算机中？

我们可以给目录路径通过c++代码定位文件吗？

Answer 1

您似乎对C++的编译和执行模型感到困惑。通常不解释C++(尽管可以解释)，但是在编译阶段会生成一个本机二进制文件，然后执行该二进制文件。因此，我们绕道而行。

为了从少数文本文件转到正在执行的程序，有几个步骤:

编译

链接

加载

执行正确

我将仅描述传统编译器的功能(例如gcc或clang)，可能的变化将在以后说明。

编译

在编译期间，每个源文件(通常是 .cpp或 .cxx，尽管编译器可能不太在意)都经过处理以生成目标文件(在Linux上通常为 .o):

源文件已经过预处理:这意味着解析#include(将文件包含/复制/粘贴到当前文件中)，浏览#if和#else以删除不需要的源并扩展宏。

preprocessed file被馈送到编译器，编译器将为每个函数，static或全局变量等生成本地代码。格式取决于一般

中的目标系统。

编译器输出object file(通常是二进制格式)

链接

在此阶段，将多个目标文件组装在一起成为一个库或可执行文件。对于静态库或静态链接的可执行文件，其依赖的库也将组装在生成的文件中。

传统上，链接器作业相对简单:它只是连接所有目标文件，这些文件已经包含目标计算机可以执行的二进制格式。但是实际上它通常会做更多的事情:在C和C++中，内联函数在目标文件之间重复，因此链接程序仅需要保留其中一个定义。

至此，程序已经“编译”了，我们进入了编译器的境界。

正在加载

当您要求执行程序时，操作系统会将其代码加载到内存中(这要感谢加载器)并执行。

对于静态链接的可执行文件，这很容易:这只是需要加载的一大块代码。对于动态链接的可执行文件，它意味着找到依赖关系并“解析符号”，下面将对此进行描述:

首先，您的动态链接的可执行文件和库有一节描述了它们依赖的其他库。它们仅具有库的名称，而没有其确切位置，因此加载器将在路径列表(例如Linux中的LD_LIBRARY_PATH)中搜索该库，并实际加载它们。

加载库时，加载器将执行替换操作。您的可执行文件中的占位符说“这里应该是printf函数的地址”，加载程序将用实际地址替换该占位符。

正确加载所有内容后，应解析所有符号。如果缺少某些符号，即在当前库或其任何依赖项中都找不到它们的代码，则通常会收到错误(立即或仅在使用延迟加载时才真正需要该符号时)。

执行

现在执行代码(二进制格式的汇编器指令)。在C++中，这始于构建全局对象和 static对象(在文件范围内，而不是函数静态的)，然后继续调用 main函数。

注意事项:这是一个简化的 View ，如今链接时间优化意味着链接器将做越来越多的事情，加载器实际上也可以执行优化，并且如上所述，使用延迟加载，可以在执行开始后调用加载器...仍然，您必须从某个地方开始，不是吗？

那么，关于您的问题意味着什么？

源代码中的 #include <iostream>是预处理程序指令。因此，它在编译阶段的早期就已完全解决，并且仅取决于找到合适的头文件(实际上还不需要库代码)。注意:将允许编译器不存在头文件，而只是神奇地注入(inject)必要的代码，就好像头文件存在一样，因为这是标准库头(因此很特殊)。对于常规 header (您的)，将调用预处理器。

然后，在链接时:

(如果您使用静态链接)，链接器将搜索标准库并将其包含在生成

的可执行文件中

(如果您使用动态链接)，链接器将注意它取决于标准库文件(例如libc++.so)，并且生成的代码缺少printf的实现(例如)

然后，在加载时:

(如果您使用了动态链接)，则加载程序将搜索标准库并加载其代码

然后，在执行时，最终执行代码(您及其依赖性)。

我想到了几个标准库实现:

MSVC附带了Dirkumware的修改版本

gcc随附libstdc++(取决于libc)

clang附带libc++(取决于libc)，但可以改用libstdc++(带有编译器标志)

当然，您可以提供其他...可能...虽然设置起来可能并不容易。

最终使用哪个取决于您使用的编译器选项。默认情况下，最常见的编译器附带其自己的实现，并且无需您的任何干预即可使用它。

最后是的，您确实可以在 #include指令中指定路径。例如，使用 boost:

#include <boost/optional.hpp>
#include <boost/algorithm/string/trim.hpp>

您甚至可以使用相对路径:

#include <../myotherproject/x.hpp>

尽管某些人认为此格式不正确(因为一旦您重新组织文件就会中断)。

重要的是预处理器将浏览目录列表，并为每个目录附加 /和您指定的路径。如果这创建了一个现有文件的路径，它将选择它，否则它将继续到下一个目录...直到用完(并抱怨)。