CPP (preprocesor)

cpp (od ang. C preprocessor) – preprocesor dla języków C i C++. Odpowiada za wstępną obróbkę kodu źródłowego zanim rozpocznie się właściwy proces kompilowania. Jest jednak dość prostym narzędziem i w żaden sposób nie rozpoznaje składni języka przetwarzanego programu.

Opis działania

Zobacz podręcznik w Wikibooks: C – Preprocesor

Dyrektywy preprocesora mogą występować w ogólności w dowolnym miejscu programu, a rozróżnienie ich od reszty kodu źródłowego dokonywane jest poprzez poprzedzenie ich znakiem hash #^[1][2].

Niektóre z częściej używanych dyrektyw należą:

• #include - dyrektywa włączająca tekst innego pliku źródłowego w miejscu jej wystąpienia w pliku podlegającym aktualnie przetwarzaniu, przy czym możliwe jest zagłębione występowanie dyrektywy include,
• #define - definiuje stałe i makroinstrukcje (pseudofunkcje)
• #undef - usuwa definicje stałej lub makra
• #if - dyrektywy kompilacji warunkowej
• #elif - działa podobnie jak else if w języku C
• #endif - oznacza koniec bloku kompilacji warunkowej
• #ifdef - znaczy to samo co #if defined(…)
• #ifndef - znaczy to samo co #if !defined(…)
• #error - generuje błąd wraz z opisem
• #line - zmienia numer linii i opcjonalnie nazwę pliku zgłaszaną przez kompilator w komunikatach o błędach i ostrzeżeniach

Dyrektywy preprocesora pozwalają na ukrywanie różnic między różnymi architekturami procesorów, systemami operacyjnymi, kompilatorami a nawet samymi standardami języka. Popularnym zastosowaniem jest też tworzenie uniwersalnych nagłówków dla bibliotek C, które mogą być wstawione bezpośrednio do kodu C i C++. W przypadku tego pierwszego preprocesor wytnie konstrukcję extern.

#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif

/* Definicje */

#ifdef __cplusplus
}
#endif

Innym zastosowaniem jest zabezpieczenie plików nagłówkowych przed wielokrotnym dołączaniem do tego samego projektu. Jeżeli treść pliku nagłówkowego nazwa.h obejmie się instrukcjami:

#ifndef _NAZWA_H_ /* (1) */
#define _NAZWA_H_ /* (2) */

/* Definicje */

#endif /* (3) */

to przy pierwszej próbie dołączenia pliku, kompilator najpierw sprawdzi, czy zdefiniowano stałą _NAZWA_H_ (może ona mieć dowolną nazwę, ten sposób jest jednak dobrym zwyczajem promowanym przez programistów) (1) - jeżeli nie, zostanie ona zdefiniowana (2) i do programu zostanie dołączona treść między (2) i (3), oznaczający koniec części dodawanej tylko przy spełnieniu warunku (1).

Niektóre kompilatory obsługują także konstrukcję #pragma once, która zapobiega ponownemu załączeniu treści całego pliku, w którym została użyta. Metoda ta jednak nie ma oparcia w oficjalnym standardzie. Podobnie, jak wszystkie użycia dyrektywy #pragma, jej ewentualna obsługa jest rozszerzeniem wprowadzonym przez dany kompilator i nie jest przenośna pomiędzy różnymi narzędziami.

Zastosowanie w C++

Brak rozpoznawania składni języka przez preprocesor jest potencjalnym źródłem wielu błędów programistycznych. Z tego powodu w języku C++ dodano wiele elementów mających na celu jego zastąpienie. Część tych rozwiązań została też zaimplementowana w C.

Są to między innymi:

• Deklaracje stałych (poprzez słowo kluczowe języka const zamiast dyrektywy preprocesora #define) (również w C):

const int foo = 5;

• Szablony (tylko C++):

template <typename T>
void swap(T &x, T &y) 
{
  T tmp = x;
  x = y;
  y = tmp;
}

• Kompilacja warunkowa z constexpr zamiast makr #if (tylko C++; C++17(inne języki)):

template <typename T>
void printTypeInfo()
{
    if constexpr (std::is_integral_v<T>) {
        std::cout << "Typ jest liczbą całkowitą.\n";
    } else {
        std::cout << "Typ nie jest liczbą całkowitą.\n";
    }
}

• Funkcje constexpr zamiast makr (tylko C++; C++11):

constexpr int abs(int x)
{
  if(x > 0) {
    return x;
  }
  return -x;
}

Nadal jednak konieczne jest użycie preprocesora do włączania nagłówków bibliotek, chyba że używane są moduły (od C++20(inne języki)).