🌈 C++20特性Modules(一) : 裸编Modules

☀️ 准备工作

首先准备两个文件: import.cpp和mathlib.cpp

// import.cpp源代码
import <iostream>;
import mathlib;

using namespace std;

int main() {
    cout << "Modules, baby!" << endl;
    cout << "2 plus 3 makes " << add(2, 3) << " says module 'mathlib'" << endl;
    return 0;
}

// mathlib.cpp源代码
export module mathlib;

export int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

两个文件准备好了之后，就需要进行编译：

🍄编译步骤

💥编译mathlib.cpp

首先，编译 mathlib.cpp 以生成模块实现的目标文件。确保使用 -std=c++20 和 -fmodules-ts 标志来启用模块支持。

g++ -std=c++20 -fmodules-ts -c mathlib.cpp -o mathlib.o

解释

✅ -std=c++20：启用 C++20 标准。

✅-fmodules-ts：启用模块支持（Technical Specification）。

✅-c：仅编译，不进行链接。

✅-o mathlib.o：指定输出目标文件为 mathlib.o。

💥编译import.cpp

编译 import.cpp，并将之前生成的 mathlib.o 目标文件与之链接，生成最终的可执行文件

g++ -std=c++20 -fmodules-ts import.cpp mathlib.o -o demo

解释

✅同样使用了 -std=c++20 和 -fmodules-ts 标志。

✅import.cpp 是主程序源文件。

✅mathlib.o 是之前编译的模块目标文件。

✅-o demo 指定输出的可执行文件名为 demo。

运行上述命令，这个时候会报错:

In module imported at import.cpp:1:1:
/home/opt/compiler/gcc-12/include/c++/12.1.0/iostream: error: failed to read compiled module: No such file or directory
/home/opt/compiler/gcc-12/include/c++/12.1.0/iostream: note: compiled module file is ‘gcm.cache/./home/opt/compiler/gcc-12/include/c++/12.1.0/iostream.gcm’
/home/opt/compiler/gcc-12/include/c++/12.1.0/iostream: note: imports must be built before being imported
/home/opt/compiler/gcc-12/include/c++/12.1.0/iostream: fatal error: returning to the gate for a mechanical issue
compilation terminated.

原因分析

这个错误主要是因为 G++ 12.1.0 对 C++20 模块的支持尚不完善，特别是标准库（如 <iostream>）的模块化支持。具体原因如下：

  1. 标准库模块化支持不完整：GCC 12.1.0 并未预先编译标准库的模块文件（如 iostream.gcm），因此在 import <iostream>; 时，编译器找不到相应的已编译模块文件。
  2. GCC 的模块支持处于实验阶段：虽然 GCC 从版本 10 开始引入了对 C++20 模块的支持，但在 12.1.0 版本中，这一支持仍然不够成熟，存在诸多限制和已知问题。

解决方案是修改import.cpp, 标准库还是采用传统的include方式引入,之后再运行第二步命令行就可以生成demo可执行文件。

// import.cpp源代码
#include <iostream>   // 使用 #include 代替 import
import mathlib;

using namespace std;

int main() {
    cout << "Modules, baby!" << endl;
    cout << "2 plus 3 makes " << add(2, 3) << " says module 'mathlib'" << endl;
    return 0;
}

💥 运行生成的可执行文件

编译成功后，运行程序以验证输出：

$ ./demo

Modules, baby!
2 plus 3 makes 5 says module 'mathlib'

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