C++23中的自定义模块开发

一、模块开发

在前面的开发中，基本都是使用标准库中的模块直接调用。在本文中，将自己开发一个模块供程序调用，这样，就可以真正的进入了模块自行开发的实际应用场景。这和前面的动态库开发的思想有些类似，大家可以对比着来看。

二、编写一个模块并调用

看一下自定义模块的代码：

c 复制代码

//exportdemo.h
export module demo;
import std;
namespace demo{
export int Add(int,int);
export class exportDemo
{
public:
    exportDemo();
public:
    void display();
};
}
//exportdemo.cpp
module demo;
import std;
namespace demo{
int Add(int a,int b){return a+b;}
exportDemo::exportDemo() {}
void exportDemo::display(){
    std::cout<<"this is demo module!"<<std::endl;
}
}

标准的头文件加cpp文件，再看一下调用代码：

c 复制代码

import std;
import demo;

int main()
{
    demo::exportDemo d;
    d.display();
    std::cout << "main app!"<<"Add return:"<<demo::Add(1,2) << std::endl;
    return 0;
}

首先使用命令行进行编译：

复制代码

1. 先编译std.o
g++ -std=c++23 -fmodules-ts -fsearch-include-path -c bits/std.cc
在当前目录下可以发现生成的std.o和gcm文件夹
2. 编译模块文件
g++ -std=c++23 -fmodules-ts -c exportdemo.h
会报一个错误：
exportdemo.h:4:8: error: module-declaration not permitted in header-unit
    4 | export module demo;

看错误的说明是不能将模块声明放到头文件，好，那就随便起一个名字，比如exportdemo.cm,再次编译：

复制代码

g++ -std=c++23 -fmodules-ts -c exportdemo.cm

会报另外一个警告和一个错误：

复制代码

g++: warning: exportdemo.cm: linker input file unused because linking not done
error: exportdemo.cm: linker input file not found: 没有那个文件或目录

看这样子应该是没找到相关的输入文件。再次修改文件名称为exportdemo.cppm并重新编译：

复制代码

g++ -std=c++23 -fmodules-ts -c exportdemo.cppm

编译成功。给大家留一个问题，这个模块文件名称是否可以随便取？叫exportdemo.ixx或exportdemo.ccm、exportdemo.cxxm可不可以？还有没有其它的规则限制？

再模块编译成功的基础上继续编译：

复制代码

3. 编译所有单元
g++ -std=c++23 -fmodules-ts -o demo exportdemo.cpp main.cpp

编译成功，在当前路径下有一个demo可执行文件，执行它：

复制代码

./demo
this is demo module!
main app!Add return:3

说明编译流程整体走通，没有问题。

三、使用cmake编译

先看一下cmakelists.txt的文件内容：

复制代码

cmake_minimum_required(VERSION 3.31.6 )

set(CMAKE_EXPERIMENTAL_CXX_IMPORT_STD "0e5b6991-d74f-4b3d-a41c-cf096e0b2508")
set(CMAKE_CXX_COMPILER "clang++")
set(CMAKE_C_COMPILER "clang")

set(CMAKE_CXX_FLAGS "${CMAKE_CXX_FLAGS} -stdlib=libc++")
set(CMAKE_EXE_LINKER_FLAGS "${CMAKE_EXE_LINKER_FLAGS} -stdlib=libc++")
set(CMAKE_CXX_EXTENSIONS OFF)

set(CMAKE_CXX_STANDARD 23)
set(CMAKE_CXX_STANDARD_REQUIRED ON)
set(CMAKE_CXX_MODULE_STD 1)

set(CMAKE_EXPORT_COMPILE_COMMANDS ON)

project(cmakeMouduleFirst LANGUAGES CXX)
add_executable(cmakeMouduleFirst)
target_sources(cmakeMouduleFirst
  PRIVATE
    main.cpp
    exportdemo.cpp
 PRIVATE FILE_SET demoMmodules TYPE CXX_MODULES FILES
  exportdemo.cppm
)

文件内容整体和上一次的没有太大差别，主要是增加了对新增模块的引用，在target_sources增加相关的模块文件编译文件。然后使用cmake编译：

复制代码

mkdir build &&cd build
cmake -G Ninja ..
-- The CXX compiler identification is Clang 20.1.8
-- Detecting CXX compiler ABI info
-- Detecting CXX compiler ABI info - done
-- Check for working CXX compiler: /usr/bin/clang++ - skipped
-- Detecting CXX compile features
-- Detecting CXX compile features - done
-- Configuring done (1.9s)
CMake Error in CMakeLists.txt:
  The "CXX_MODULE_STD" property on the target "cmakeMouduleFirst" requires
  that the "__CMAKE::CXX23" target exist, but it was not provided by the
  toolchain.  Reason:

    Experimental `import std` support not enabled when detecting toolchain; it must be set before `CXX` is enabled (usually a `project()` call)


-- Generating done (0.0s)
CMake Generate step failed.  Build files cannot be regenerated correctly.

这是原来用g++编译才报得错误啊，想了一下，忽然想到刚刚编译了一个最新cmake 4.0,并临时在环境变量里进行了指定。会不是是这个原因呢？然后查看了一下cmake版本，果然是4.0,重新打开一个终端，再次查看了一下cmake版本，是3.31.6。重新使用上面的命令编译：

复制代码

cmake -G Ninja ..
-- The CXX compiler identification is Clang 20.1.8
-- Detecting CXX compiler ABI info
-- Detecting CXX compiler ABI info - done
-- Check for working CXX compiler: /usr/bin/clang++ - skipped
-- Detecting CXX compile features
CMake Warning (dev) at /usr/share/cmake-3.31/Modules/Compiler/CMakeCommonCompilerMacros.cmake:248 (cmake_language):
  CMake's support for `import std;` in C++23 and newer is experimental.  It
  is meant only for experimentation and feedback to CMake developers.
Call Stack (most recent call first):
  /usr/share/cmake-3.31/Modules/CMakeDetermineCompilerSupport.cmake:113 (cmake_create_cxx_import_std)
  /usr/share/cmake-3.31/Modules/CMakeTestCXXCompiler.cmake:83 (CMAKE_DETERMINE_COMPILER_SUPPORT)
  CMakeLists.txt:19 (project)
This warning is for project developers.  Use -Wno-dev to suppress it.

-- Detecting CXX compile features - done
-- Configuring done (0.4s)
-- Generating done (0.0s)

编译成功。这就是那个cmake中"CMAKE_EXPERIMENTAL_CXX_IMPORT_STD"对应的ID的问题。执行编译后的可执行文件，可呈现与直接编译相同的结果。

四、总结

对新技术的学习，不用突飞猛进，细雨无声，慢慢掌握即可。其实对于模块编程，目前尚未听说哪家公司已经在大规模的铺开，所以还是有时间慢慢来学习并应用于实践的。