构建C/ c++:到底发生了什么，为什么要花这么长时间

相当大一部分软件开发时间不是花在编写、运行、调试甚至设计代码上，而是花在等待代码完成编译上。 为了让事情变得更快，我们首先必须理解编译C/ c++软件时发生了什么。步骤大致如下:

配置 构建工具启动 依赖项检查 编译 链接

现在，我们将更详细地查看每个步骤，重点关注如何使它们更快。

配置

这是开始构建的第一步。通常意味着运行配置脚本或CMake、Gyp、SCons或其他工具。对于非常大的基于autotools的配置脚本，这可能需要一秒钟到几分钟的时间。

这一步很少发生。它只需要在更改配置或更改构建配置时运行。如果不改变构建系统，就没有多少事情可以加快这一步。

构建工具启动

这是在IDE上运行make或单击构建图标(通常是make的别名)时发生的情况。构建工具二进制文件启动并读取其配置文件以及构建配置，这通常是同一件事。

根据构建的复杂性和大小，这可能需要几秒到几秒的时间。这本身并没有那么糟糕。不幸的是，大多数基于make的构建系统在每次构建时都会调用几十到几百次make。这通常是由递归使用make(这是不好的)引起的。

应该注意的是，Make如此缓慢的原因并不是实现错误。Makefiles的语法有一些怪癖，使得真正快速的实现几乎不可能。当与下一步结合使用时，这个问题会更加明显。

依赖项检查

Once the build tool has read its configuration, it has to determine what files have changed and which ones need to be recompiled. The configuration files contain a directed acyclic graph describing the build dependencies. This graph is usually built during the configure step. Build tool startup time and the dependency scanner are run on every single build. Their combined runtime determines the lower bound on the edit-compile-debug cycle. For small projects this time is usually a few seconds or so. This is tolerable. There are alternatives to Make. The fastest of them is Ninja, which was built by Google engineers for Chromium. If you are using CMake or Gyp to build, just switch to their Ninja backends. You don’t have to change anything in the build files themselves, just enjoy the speed boost. Ninja is not packaged on most distributions, though, so you might have to install it yourself.

编译

此时，我们最终调用编译器。省事起见，以下是大致采取的步骤。

合并包括 解析代码 代码生成和优化

与流行的观点相反，编译c++实际上并没有那么慢。STL很慢，大多数用于编译c++的构建工具都很慢。然而，有更快的工具和方法来减轻语言中缓慢的部分。

使用它们需要一些体力，但好处是不可否认的。更快的构建时间会让开发人员更快乐，更敏捷，并最终产生更好的代码。

一些原因是:

1) c++语法比c#或Java更复杂，需要更多的时间来解析。

2)(更重要的是)c++编译器生成机器代码，并在编译期间进行所有优化。c#和Java只走了一半，将这些步骤留给JIT。

c++被编译成机器代码。所以你有预处理器，编译器，优化器，最后是汇编器，所有这些都必须运行。

Java和c#被编译成字节码/IL, Java虚拟机/。NET框架执行(或JIT编译成机器代码)之前执行。

Python是一种解释型语言，它也被编译成字节码。

我相信还有其他原因，但总的来说，不需要编译为本机机器语言可以节省时间。

最大的问题是:

1)无限头解析。已经提到过。缓解(如#pragma once)通常只适用于每个编译单元，而不是每个构建。

2)事实上，工具链经常被分离成多个二进制文件(make、预处理器、编译器、汇编器、归档器、impdef、链接器和dll工具)，这些二进制文件必须在每次调用(编译器、汇编器)或每一对文件(归档器、链接器和dll工具)时重新初始化和重新加载所有状态。

请参见关于comp.compilers: http://compilers.iecc.com/comparch/article/03-11-078的讨论，特别是这个:

http://compilers.iecc.com/comparch/article/02-07-128

请注意，comp.compilers的主持人John似乎也同意这一点，这意味着如果完全集成工具链并实现预编译的头文件，那么C语言也应该可以达到类似的速度。许多商业C编译器在某种程度上都这样做。

请注意，Unix将所有内容分解为单独的二进制文件的模型对于Windows来说是一种最坏的情况模型(其进程创建缓慢)。在比较Windows和*nix之间的GCC构建时间时，这是非常明显的，特别是当make/configure系统还调用一些程序只是为了获取信息时。

另一个原因是使用C预处理器来定位声明。即使使用了头保护，.h仍然必须在每次包含它们时被反复解析。一些编译器支持预编译的头文件，可以帮助解决这个问题，但它们并不总是被使用。

参见:c++常见问题答案

Most answers are being a bit unclear in mentioning that C# will always run slower due to the cost of performing actions that in C++ are performed only once at compile time, this performance cost is also impacted due runtime dependencies (more things to load to be able to run), not to mention that C# programs will always have higher memory footprint, all resulting in performance being more closely related to the capability of hardware available. The same is true to other languages that are interpreted or depend on a VM.