c++ - 为什么简单的C++源文件的预处理文件包含数千行代码？

Question

我正在学习C++。我了解了一些有关C++编译过程的知识，而编译过程的第一步是预处理。我很好奇预处理后源文件会发生什么，所以我用C++写了几行代码。这是我的代码:

#include <iostream>

using std::cout;
using std::endl;

#define PI 3.1416
int main()
{
    cout << "Hello World\n";
    cout << "The value of PI is: " << PI << '\n'; 
}

不超过十行代码。
我使用此编译器标志 g++ -E main.cpp > main.p，因此预处理后的文件是 main.p。
预处理文件 main.p包含28634行代码。 main.p的前15行如下:

# 1 "<built-in>"
# 1 "<command-line>"
# 1 "/usr/include/stdc-predef.h" 1 3 4
# 1 "<command-line>" 2
# 1 "main.cpp"
# 1 "/usr/include/c++/9/iostream" 1 3
# 36 "/usr/include/c++/9/iostream" 3
       
# 37 "/usr/include/c++/9/iostream" 3

# 1 "/usr/include/x86_64-linux-gnu/c++/9/bits/c++config.h" 1 3
# 252 "/usr/include/x86_64-linux-gnu/c++/9/bits/c++config.h" 3

# 252 "/usr/include/x86_64-linux-gnu/c++/9/bits/c++config.h" 3

main.p的最后10行如下所示:

using std::cout;
using std::endl;


int main()
{
    cout << "Hello World\n";
    cout << "The value of PI is: " << 3.1416 << '\n';
}

为什么 main.p包含这么多代码行？我的假设(如果我错了，请纠正我)是用于构建 iostream库的所有代码都包含在 main.p文件中，如果这样的话， main.cpp的二进制文件或可执行文件是否不必要地大？

Answer 1

您的假设是正确的:iostream header 的全部内容都包含在预处理器输出中。这是传递发生的:iostream包含的每个 header 也都包含在内，依此类推。这本质上就是#include的意思!
但是，这并不意味着您的可执行文件会很大:

header 通常仅包含声明，而不包含实现。声明不包含任何可执行代码。实际的实现在共享库中。

标准库中的许多 header 仅包含模板，这些模板在实例化之前不会发出任何代码。

头中允许

内联实现，但是在调用站点中可以内联它们，因此，只要您不调用它们，它们也不会被编译。