我正在开发一个已知只能在windows上运行并在Visual Studio下编译的代码库(它与excel紧密集成,所以它不会消失)。我想知道我是否应该使用传统的包含守卫或使用#pragma一次为我们的代码。我认为让编译器处理一次#pragma会产生更快的编译,并且在复制和粘贴时更不容易出错。它也稍微不那么丑陋;)

注意:为了获得更快的编译时间,我们可以使用冗余包含守卫,但这增加了包含文件和包含文件之间的紧密耦合。通常这是可以的,因为守卫应该基于文件名,并且只在你需要改变包含名称时才会改变。


当前回答

#pragma一次允许编译器在再次出现该文件时完全跳过该文件——而不是解析该文件,直到它到达#include守卫。

因此,语义略有不同,但如果它们按照预期的方式使用,则它们是相同的。

两者结合可能是最安全的方法,因为在最坏的情况下(编译器将未知的pragma标记为实际错误,而不仅仅是警告),你只需要删除#pragma本身。

当你限制你的平台,比如说“桌面上的主流编译器”,你可以安全地省略#include守卫,但我在这方面也感到不安。

OT:如果你有其他关于加速构建的技巧或经验可以分享,我很好奇。

其他回答

#pragma一次允许编译器在再次出现该文件时完全跳过该文件——而不是解析该文件,直到它到达#include守卫。

因此,语义略有不同,但如果它们按照预期的方式使用,则它们是相同的。

两者结合可能是最安全的方法,因为在最坏的情况下(编译器将未知的pragma标记为实际错误,而不仅仅是警告),你只需要删除#pragma本身。

当你限制你的平台,比如说“桌面上的主流编译器”,你可以安全地省略#include守卫,但我在这方面也感到不安。

OT:如果你有其他关于加速构建的技巧或经验可以分享,我很好奇。

如果你确信你永远不会在不支持它的编译器中使用这段代码(Windows/VS, GCC和Clang是支持它的编译器的例子),那么你当然可以使用#pragma一次而不用担心。

您也可以两者都使用(参见下面的示例),这样就可以在兼容系统上获得可移植性和编译加速

#pragma once
#ifndef _HEADER_H_
#define _HEADER_H_

...

#endif

在进行了关于#pragma once和#ifndef守卫与正确与否的争论之间的假定性能权衡的扩展讨论之后(我基于最近的一些相对的教育而站在#pragma once的立场上),我决定最终测试#pragma once更快的理论,因为编译器不必尝试重新#include一个已经包含的文件。

对于测试,我自动生成了500个相互依赖复杂的头文件,并有一个包含它们的.c文件。我用三种方式运行测试,一次只用#ifndef,一次只用#pragma,一次两种都用。我在一个相当现代化的系统上进行了测试(一台2014年的MacBook Pro,运行OSX,使用XCode捆绑的Clang,带有内部SSD)。

首先,测试代码:

#include <stdio.h>
 
//#define IFNDEF_GUARD
//#define PRAGMA_ONCE
 
int main(void)
{
    int i, j;
    FILE* fp;
 
    for (i = 0; i < 500; i++) {
        char fname[100];
 
        snprintf(fname, 100, "include%d.h", i);
        fp = fopen(fname, "w");
 
#ifdef IFNDEF_GUARD
        fprintf(fp, "#ifndef _INCLUDE%d_H\n#define _INCLUDE%d_H\n", i, i);
#endif
#ifdef PRAGMA_ONCE
        fprintf(fp, "#pragma once\n");
#endif
 
 
        for (j = 0; j < i; j++) {
            fprintf(fp, "#include \"include%d.h\"\n", j);
        }
 
        fprintf(fp, "int foo%d(void) { return %d; }\n", i, i);
 
#ifdef IFNDEF_GUARD
        fprintf(fp, "#endif\n");
#endif
 
        fclose(fp);
    }
 
    fp = fopen("main.c", "w");
    for (int i = 0; i < 100; i++) {
        fprintf(fp, "#include \"include%d.h\"\n", i);
    }
    fprintf(fp, "int main(void){int n;");
    for (int i = 0; i < 100; i++) {
        fprintf(fp, "n += foo%d();\n", i);
    }
    fprintf(fp, "return n;}");
    fclose(fp);
    return 0;
}

现在,我的各种测试运行:

folio[~/Desktop/pragma] fluffy$ gcc pragma.c -DIFNDEF_GUARD
folio[~/Desktop/pragma] fluffy$ ./a.out 
folio[~/Desktop/pragma] fluffy$ time gcc -E main.c  > /dev/null

real    0m0.164s
user    0m0.105s
sys 0m0.041s
folio[~/Desktop/pragma] fluffy$ time gcc -E main.c  > /dev/null

real    0m0.140s
user    0m0.097s
sys 0m0.018s
folio[~/Desktop/pragma] fluffy$ time gcc -E main.c  > /dev/null

real    0m0.193s
user    0m0.143s
sys 0m0.024s
folio[~/Desktop/pragma] fluffy$ gcc pragma.c -DPRAGMA_ONCE
folio[~/Desktop/pragma] fluffy$ ./a.out 
folio[~/Desktop/pragma] fluffy$ time gcc -E main.c  > /dev/null

real    0m0.153s
user    0m0.101s
sys 0m0.031s
folio[~/Desktop/pragma] fluffy$ time gcc -E main.c  > /dev/null

real    0m0.170s
user    0m0.109s
sys 0m0.033s
folio[~/Desktop/pragma] fluffy$ time gcc -E main.c  > /dev/null

real    0m0.155s
user    0m0.105s
sys 0m0.027s
folio[~/Desktop/pragma] fluffy$ gcc pragma.c -DPRAGMA_ONCE -DIFNDEF_GUARD
folio[~/Desktop/pragma] fluffy$ ./a.out 
folio[~/Desktop/pragma] fluffy$ time gcc -E main.c  > /dev/null

real    0m0.153s
user    0m0.101s
sys 0m0.027s
folio[~/Desktop/pragma] fluffy$ time gcc -E main.c  > /dev/null

real    0m0.181s
user    0m0.133s
sys 0m0.020s
folio[~/Desktop/pragma] fluffy$ time gcc -E main.c  > /dev/null

real    0m0.167s
user    0m0.119s
sys 0m0.021s
folio[~/Desktop/pragma] fluffy$ gcc --version
Configured with: --prefix=/Applications/Xcode.app/Contents/Developer/usr --with-gxx-include-dir=/Applications/Xcode.app/Contents/Developer/Platforms/MacOSX.platform/Developer/SDKs/MacOSX10.12.sdk/usr/include/c++/4.2.1
Apple LLVM version 8.1.0 (clang-802.0.42)
Target: x86_64-apple-darwin17.0.0
Thread model: posix
InstalledDir: /Applications/Xcode.app/Contents/Developer/Toolchains/XcodeDefault.xctoolchain/usr/bin

As you can see, the versions with #pragma once were indeed slightly faster to preprocess than the #ifndef-only one, but the difference was quite negligible, and would be far overshadowed by the amount of time that actually building and linking the code would take. Perhaps with a large enough codebase it might actually lead to a difference in build times of a few seconds, but between modern compilers being able to optimize #ifndef guards, the fact that OSes have good disk caches, and the increasing speeds of storage technology, it seems that the performance argument is moot, at least on a typical developer system in this day and age. Older and more exotic build environments (e.g. headers hosted on a network share, building from tape, etc.) may change the equation somewhat but in those circumstances it seems more useful to simply make a less fragile build environment in the first place.

The fact of the matter is, #ifndef is standardized with standard behavior whereas #pragma once is not, and #ifndef also handles weird filesystem and search path corner cases whereas #pragma once can get very confused by certain things, leading to incorrect behavior which the programmer has no control over. The main problem with #ifndef is programmers choosing bad names for their guards (with name collisions and so on) and even then it's quite possible for the consumer of an API to override those poor names using #undef - not a perfect solution, perhaps, but it's possible, whereas #pragma once has no recourse if the compiler is erroneously culling an #include.

因此,尽管#pragma once明显(稍微)快一些,但我不同意这本身就是使用它而不是使用#ifndef守卫的理由。

增加头文件的数量并将测试更改为只运行预处理器步骤消除了编译和链接过程所增加的少量时间(这在以前是微不足道的,现在已经不存在了)。不出所料,两者之间的差异大致相同。

我认为你应该做的第一件事是看看这是否真的会产生影响。您应该首先测试性能。谷歌上的一个搜索结果是这样的。

在结果页面中,对我来说,列是缓慢的,但很明显,至少到VC6,微软没有实现其他工具正在使用的包括保护优化。当include守卫是内部的时候,它花费的时间是外部守卫的50倍(外部包含守卫至少和#pragma一样好)。但让我们考虑一下这可能产生的影响:

根据给出的表格,打开include并检查它的时间是使用#pragma的等效时间的50倍。但在1999年,每个文件的实际时间是1微秒!

那么,一个TU会有多少重复的头?这取决于你的风格,但如果我们说平均每个TU有100个副本,那么在1999年,我们可能要为每个TU支付100微秒。随着HDD的改进,现在这个数字可能会显著降低,但即使是这样,通过预编译头文件和正确的依赖关系,跟踪一个项目的累计成本几乎肯定是你构建时间中微不足道的一部分。

现在,在另一方面,可能不太可能,如果你曾经移动到一个不支持#pragma的编译器,那么考虑一下要花多少时间来更新你的整个源代码库,以包含守卫而不是#pragma?

微软没有理由不能像GCC和其他编译器一样实现包含保护优化(实际上有人能确认他们的最新版本是否实现了这一点吗?)恕我直言,#pragma once除了限制你对可选编译器的选择外,几乎没有什么作用。

#pragma曾经有无法修复的错误。它不应该被使用。

如果你的#include搜索路径足够复杂,编译器可能无法区分两个具有相同基底名的头文件(例如a/foo.h和b/foo.h),因此在其中一个头文件中使用#pragma一次将同时屏蔽两个头文件。它也可能无法区分两个不同的相对include(例如#include "foo.h"和#include "../a/foo.h"指的是同一个文件,因此#pragma once将无法在应该包含冗余include的情况下抑制冗余include。

这也会影响编译器避免使用#ifndef守卫重读文件的能力,但这只是一种优化。使用#ifndef守卫,编译器可以安全地读取它不确定已经看过的任何文件;如果是错的,它只需要做一些额外的工作。只要没有两个头文件定义相同的保护宏,代码将按预期编译。如果两个头文件定义了相同的保护宏,程序员可以进去修改其中一个。

#pragma曾经没有这样的安全网——如果编译器对头文件的标识错误,无论哪种情况,程序都将编译失败。如果你遇到了这个错误,你唯一的选择是停止使用#pragma一次,或者重命名一个头文件。头文件的名称是API契约的一部分,因此重命名可能不是一个选项。

(简而言之,这是不可修复的,因为Unix和Windows文件系统API都没有提供任何机制来保证告诉你两个绝对路径名是否指向同一个文件。如果您认为inode编号可以用于此,那么对不起,您错了。)

(历史注:12年前,当我有权从GCC中删除#pragma和#import时,我没有这样做的唯一原因是苹果的系统头文件依赖于它们。现在回想起来,这不应该阻止我。)

(因为这个问题已经在评论中出现了两次:GCC开发人员确实花了很多精力让#pragma once尽可能可靠;参见GCC bug报告11569。然而,GCC当前版本中的实现仍然可能在合理的条件下失败,例如构建农场受到时钟倾斜的影响。我不知道其他编译器的实现是什么样的,但我不期望任何人做得更好。)