如何构建一个C++模块？构建C++模块教程

在这个系列文章中，我们将会探索如何从命令行中构建C++模块和头文件单元，以及如何使用/引用C++模块。

今天的这篇文章的主要目的是介绍如何构建一个C++模块，并从命令行中使用主模块接口，我们还会介绍需要使用到的一些编译开关。

请注意：这个系列教程会主要关注在如何处理IFC和对象文件输出，我们不会讨论其他类型的编译器输出例如PDB文件。

和C++模块相关的编译器开关

构建一个C++模块接口

从这一章节开始，我们将假定你已经搭建好了一个命令行编译器环境，并且已经创建了一个包含测试文件的文件夹。

让我们先来看看下面的基础场景：

编译上述代码很简单，直接使用如下的命令行即可：

下面我们介绍下这个m.ixx文件，.ixx文件后缀是MSVC编译器中默认的模块接口。如果你希望使用自定义的扩展后缀，则你必须使用/interface和/TP这两个编译开关来编译。下面我们举个例子，如果你的模块文件名为my-module.cppm，则你可以使用下图中的编译指令进行编译：

在第一行中，我们编译了模块接口，在底层，会发生下列两件事情：

1. 编译器会基于输入文件名来创建一个结果对象文件(Resulting object file)，在这个例子中，我们会基于m.ixx来创建一个m.obj。

2. 编译器接着会基于模块接口名称创建一个结果IFC文件(Resulting IFC file)，在这个例子中，这个结果IFC文件为MyModule.ifc。请注意，输入文件的名称不会影响结果IFC文件的名称，例如，如果你的模块文件名为foobar.ixx，则生成的IFC文件还是为MyModule.ifc。

如果我们去掉上面的两个隐含点，我们最终会得到一个如下所示的命令行：

在模块导入端，我们可以使用编译器隐含的查找功能来找到我们构建的模块：

发生了什么？这么神奇？

基操勿六，在MSVC编译器中，我们实现了一个十分默契的模块查找算法。因为编译器基于模块接口名称生成了模块接口IFC，所以它可以轻松地知道这个IFC文件所在的位置。在上面的应用场景中，我们在客户中尝试导入一个名为MyModule的模块接口，所以在磁盘上一定会存在一个MyModule.ifc，的确，这个文件实际是存在的。

请注意，这个隐式查找算法会查找当前文件夹以及在/ifcSearchDir中指定的其他所有文件夹。

让我们考虑这样一种使用场景：结果IFC文件不在临时文件夹中，下图展示了这样一种文件夹结构：

让我们再假定编译器的命令行的根目录为./，同时我们希望所有的输出都发送至bin\文件夹。下面是一个完整的命令行指令：

这个指令中，有很多细节需要注意的，让我们简化这条指令，仅编译main.cpp，而不进行链接。

请注意，这里的/Fo编译开关告诉了编译器我们将结果对象文件创建到哪个地方。更进一步地，为了确保编译器可以判断目标位置是一个有效的文件夹，请在参数的结尾添加一个反斜杠(\)。

如果我们希望使用编译器隐式的命名机制，那么可以使用下面的命令行指令：

可以看得出来，我们在每个命令行选项后面，都添加了一个参数用来指定一个文件夹位置。

模块接口依赖性

通常，在一个大型工程中，我们不会仅仅构建一个单一的模块接口，而是会包含很多的模块接口，用来描述各个功能模块。在这一章节，我们会探索如果构建一个依赖模块接口的翻译单元(translation unit)。

让我们假定有如下图所示的一个文件夹结构：

我们将代码放到了吉特哈布上。

当你浏览这些代码时，你会发现，许多这些模块/源文件包含对模块接口的引用，并且这些接口可能引用另一个接口。从代码核心层面来看，其基本的依赖图如下所示：

下图中，展示了我们使用的全部命令行指令：

看起来，是挺啰嗦的。你可能会注意到的这样一件事：当我们构建src\shop\shop-unit.cpp时，我们需要对两种类型和shop的引用，即使没有显式导入任何一个接口。这样做的原因是因为util对正确解析Product的类型具有隐式依赖性，并且因为它是模块shop的一个模块单元，隐式导入模块接口shop，此行为由C++标准所定义。

使用上面的技术点，我们可以通过使用隐式命名机制和隐式查找机制来简化命令行指令：

这样看起来好多了。我们可以进一步作出简化：因为编译器cl.exe会以一种线性的方式来处理每一个源文件：

上述指令使用隐式命名/查找机制，并结合了编译器的线性处理行为。

请注意，上述指令在并行编译开关开启(/MP打开)时不会正常工作。

为了最后的完整性，我们可以在一个单一的命令行中使用显式的接口命名，如下图所示：

这些命令行中的任何一个都能正常工作的原因是，编译器不会尝试使用/reference选项做任何特殊的事情，除非使用了指定IFC的名称，并且如果你知道的话，为命令行添加/reference选项不会产生额外的成本，该模块将在输入序列中的某个点生成。

总结

在第二部分中，我们会演示如何处理模块接口分区。在最后的第三部分中，我们会介绍如何处理头文件单元。

不想再忍受传统C++代码的耦合性，请试试C++模块，说不定会打开一个全新的世界。

最后

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本文来自：《Using C++ Modules in MSVC from the Command Line Part 1: Primary Module Interfaces》

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