今天向大家介紹c++20核心語法modules，從c++11到今天的c++20，這是c++不斷推陳出新從量變到質變的過程。在介紹modules之前，我們先來了解include機制。

include機制

c++為了完全兼容c語言，讓c語言開發者快速學習c++語言，因此繼承了c語言的include機制。include是包含的意思，就是將頭文件的所有內容複製過來，#則代表預處理的意思，相關的預處理還有#ifdef、#endif，在此就不做過多的介紹。

c++將代碼分為頭文件和cpp源文件，頭文件主要是申明函數等相關接口，cpp文件則是具體實現。開發者可以將cpp文件編譯成lib文件，使用者無需關係其具體的實現，這樣能很好的將實現邏輯和接口分離。

什麼是編譯單元

當一個c或cpp文件在編譯時，預處理器首先遞歸包含頭文件，形成一個含有所有必要信息的單個源文件，這個源文件就是一個編譯單元。

編譯單元和頭文件

在同一個編譯單元裡，重複包含頭文件會照成重複定義的問題，例如：一個頭文件定義了一個class（不是申明），然後在一個cpp文件中包含兩次，編譯器就會報“類型重定義”錯誤。為了解決這一編譯錯誤問題，必須要在頭文件裡寫上#ifndef、#define 和 #endif（新版編譯器你可以#pragma once），但大多數人認為這一解決辦法並不完美。

編譯真的很慢很慢

c++編譯慢是公認的，你會發現編譯一個工程的時間足夠幹很多事情，其中有一大部分原因就是include照成的。一個公共的頭文件很可能被N個編譯單元包含，這N個編譯單元都會去編譯頭文件，尤其是修改這個公共頭文件，再編譯簡直讓人慾哭無淚，準確的詮釋了“牽一髮而動全身”。

可以看出include的機制有一系列問題，這些問題總是不盡人意，曾經有多少人抱怨include機制太爛，又有多少人為此轉移陣營而投靠其它語言。面對標準委員會的一次又一次推移，最終module特性凍結在c++20。

modules重磅來襲

C++不適應在大規模程序設計與現代開發中的應用環境，越來越多的模板的使用，已經導致了編譯時可伸縮性和程序員生產力的嚴重障礙。它構建性能低下，與雲和分佈式構建的集成性差。此外，嚴重依賴頭文件包含（即從編譯器的角度複製代碼）和宏扼殺了C++開發人員的開發。

為了解決以上系列問題，c++20 modules應運而生！（手動特效：金光閃閃）

其中，WG21官方的n4465.pdf文檔對modules的目標描述：

1. componentization;

2. isolation from macros;

3. scalable build;

4. support for modern semantics-aware developer tools.

gcc官方對其描述：

Reduce build times due to not reparsing large header files

Proper interface/implementation isolation

Harder to have ODR violations

mvc、gcc、clang 三大編譯器基本已完成c++17的開發工作，目前正在開發c++20核心功能。gcc編譯器很早就建立了module分支，可以從gcc官網看到，2017年3月1日 第一個模塊可執行文件運行。mvc已經開始試驗性的支持module，可以從微軟官方c++博客看到，vs2015就開始支持modules了，我相信正式版本將很快與我們見面。

開始modules工作

如果您使用的是Visual Studio 2017 15.3之前的版本，請添加/experimental:module /module:stdIfcDir "$(VCToolsInstallDir_150)ifc\\$(PlatformTarget)"到`` 配置屬性''-> `` C / C ++''->``命令行''以打開該項目的模塊。

（我的版本是vs2017 15.9.7 ，所以我直接跳過上一步）接下來，項目屬性頁->c/c++->語言->c++語言標準選擇“最新草案標準（/std:c++latest）”，啟用c++模塊（實驗性）選擇“是”。

修改屬性頁

//#include <vector>
import std.core;

int main()
{
\tstd::vector vec;
\tvec.push_back(1);
\tvec.push_back(2);
\tvec.push_back(3);

\tfor (auto it = vec.begin(); it != vec.end(); ++it)
\t{
\t\tprintf("%d\\n", *it);
\t}
\tsystem("pause");
\treturn 0;
}/<vector>

以上是stl的modules示例，微軟官方提供的std模塊參考如下

• std.regex 提供標題的內容 <regex>
• std.filesystem 提供標題的內容 <experimental>
• std.memory 提供標題的內容 <memory>
• std.threadingprovodes頭部的內容<atomic>，<condition>，<future>，<mutex>，<shared>，<thread>/<shared>/<mutex>/<future>/<condition>/<atomic>
• std.core 提供C ++標準庫中的所有其他內容

自定義模塊

新建Mo.ixx文件（注意後綴名的變化），然後我們需要在main函數前導入MO模塊（import MO;）並使用它，需要注意的是隻有標記export的才會被導出，否則外部無法調用。我們可以在模塊中導入子模塊，可以用大括號批量export，也可以更小粒度的控制export。

export module MO;
import std.core;
export
{
\tvoid test()
\t{
\t\tprintf("test。。。");
\t}

\tnamespace SPACE
\t{
\t\tclass File
\t\t{
\t\tpublic
\t\t\tvoid process();
\t\t};
\t\t
\t}
}

void test2()
{
\tprintf("test2。。。");
}

void SPACE::File::process()
{

}

編譯它會生成兩個文件，分別是obj和ifc。obj我們並不陌生，那麼ifc是個什麼東西？其實它是模塊的二進制描述文件，無法手動更改，雖然沒有了頭文件，但是需要一個ifc文件，讓編譯器知道接口信息，用於和其它TU建立橋樑。可以看到模塊直接被當做TU處理，無論你有多少個編譯單元import該模塊，都不會重複編譯，大大提高了編譯速度，是不是很酷！

c++20 module 將是一個全新的開始，所帶來改變是巨大的，這些改變是不言而喻的，從這一刻開始構建你的大型項目。好吧，我們扔掉include，從modules開始，更快的構建速度，更清爽的代碼架構，更小的功能依賴，更好的獨立組件，像c#一樣高效而優雅的開發。

結束語

modules終於來了！模塊對於開發的好處毋庸置疑，我相信這是很多人都有所期待的，那些抱怨include垃圾而轉移陣營的同學，是時候迴歸c++了。

從c++11到c++20，還在用c++98的你，我就問你慌不慌？當下急速發展的互聯網時代，不學習就意味著淘汰，希望大家勇於接受新事物！

對此有任何疑問，歡迎大家留言，謝謝！

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