编译
我们平常说的编译其实是一个广义的概念。具体来说C/C++的编译过程包含了四个步骤：
- 预处理(Preprocessing)
- 编译(Compilation)
- 汇编(Assemble)
- 链接(Linking)
预处理
预处理是在编译之前的一个步骤，主要是处理以#开头的预处理指令。预处理器会根据这些指令修改源文件，比如#include会将头文件的内容插入到源文件中，#define会将宏定义替换为对应的内容等，#ifdef、#ifndef、#if、#else、#endif等用于条件编译。
例如：
#define PI 3.1415926
#define E 2.71828
#define max(a, b) ((a) > (b) ? (a) : (b))
float foo() {
float r = max(PI, E);
return r;
}
经过预处理后：
float foo() {
float r = ((3.1415926) > (2.71828) ? (3.1415926) : (2.71828));
return r;
}
预处理的结果是一个没有预处理指令的源文件。
编译
编译是将预处理后的源文件转换为汇编代码的过程。编译器会将源文件翻译成汇编代码。有关汇编代码的知识会在计算机组成原理课程中详细讲解。
编译阶段会创建一个符号表，用于存储源代码中定义的变量、常量、类型和其他符号的信息。
汇编
汇编是将汇编代码转换为机器码的过程。汇编器会将汇编代码翻译成机器码，生成二进制目标文件。
此时的目标文件没有给符号表中的符号分配相应的地址，因此还不能直接运行。
链接
链接的作用是将编译器和汇编器所生成的多个目标文件（即已编译的代码文件）合并成一个可执行文件。
链接器将符号（如全局变量和函数）解析为它们的实际位置，同时也会将库文件链接到可执行文件中。最终的结果是一个可执行文件，可以被操作系统加载到内存中执行。
编译器
目前主流的编译器有3种，分别是GCC、Clang和MSVC，它们分别有自己的特性：
| C++编译器 | 编译器全称 | 支持的平台 | 备注 |
|---|---|---|---|
| MSVC | Microsoft Visual C++ | Windows | 由微软开发，主要用于Windows平台应用程序的开发。Visual Studio系列IDE默认集成了该编译器。 |
| GCC | GNU Compiler Collection | Windows, Linux, macOS | 开源编译器，支持多种平台，Linux下C++开发一般默认会使用此编译器。 |
| Clang | Clang / Low Level Virtual Machine | Windows, Linux, macOS | LLVM项目的一部分，提供高效的编译性能。macOS的XCode工具默认集成了此编译器。 |
不同的编译器对C++标准有不同的实现，对C++标准的支持也有所不同，比如三者对于C++20特性支持各有差异。不同编译器也有一些自己特有的扩展，比如MSVC的scanf函数的安全版本scanf_s、GCC的__attribute__等。还有例如#pragma once预处理指令，虽然主流编译器都支持，但是并不是C++标准的一部分。
注意MSVC只作为C++的编译器，其C语言编译能力只是顺带的。
文件组织
从上述编译的介绍中我们可以发现，如果想要让一个项目编译出一个可执行文件，我们有这些需求：
- 告诉编译器源文件的位置、头文件的位置等，使其能够找到所有的依赖关系，比如找到一个
.cpp文件中#include的.h头文件，然后将其内容插入到源文件中。 - 告诉编译器如何编译这些源文件，比如编译选项、编译器版本等，并且添加合适的调试信息。
- 告诉链接器如何链接这些目标文件，比如链接库文件、链接选项等，使其能够正确合并这些目标文件。
因此，我们需要一个工具来帮助我们管理这些文件，比如接下来要介绍的CMake。