面试题：C++ 预编译在代码复用场景中的应用

Question

请阐述在 C++ 中，预编译指令（如 #include、#define 等）如何助力代码复用。以一个简单的库函数调用和自定义宏的使用为例，说明其具体实现方式及优势。

Answer 1

预编译指令助力代码复用原理

1. #include：它用于将指定文件的内容插入到当前源文件中该指令出现的位置。这样可以把通用的代码（如库函数定义、数据结构声明等）放在单独的文件（头文件）中，不同的源文件通过 #include 引用这些头文件，从而实现代码复用。例如标准库的 <iostream> 头文件，多个源文件通过 #include <iostream> 就可以使用输入输出相关的库函数。
2. #define：定义宏，宏可以是一个简单的代码片段或常量替换。当程序中多次需要使用相同的代码片段或常量时，通过定义宏，可以减少重复代码的编写，实现代码复用。

库函数调用示例

假设要使用标准库中的 sqrt 函数来计算平方根。

1. 实现方式：

#include <cmath> // 引入数学库头文件，包含sqrt函数声明
#include <iostream>

int main() {
    double num = 16.0;
    double result = std::sqrt(num); // 调用sqrt函数
    std::cout << "The square root of " << num << " is " << result << std::endl;
    return 0;
}

2. 优势：cmath 库是经过大量测试和优化的，通过 #include <cmath> 复用该库中的 sqrt 函数，无需开发者自己编写平方根计算的复杂算法，提高了开发效率，并且保证了代码的正确性和高效性。

自定义宏使用示例

1. 实现方式：

#include <iostream>
#define SQUARE(x) ((x) * (x)) // 定义宏计算平方

int main() {
    int a = 5;
    int square_result = SQUARE(a); // 使用宏
    std::cout << "The square of " << a << " is " << square_result << std::endl;
    return 0;
}

2. 优势：在程序中多次需要计算某个数的平方时，通过定义 SQUARE 宏，只需要编写一次宏定义，在需要计算平方的地方直接使用 SQUARE(x) 形式即可，减少了重复代码，提高了代码的可维护性。如果需要修改平方计算的逻辑，只需要修改宏定义处，而不需要在所有使用平方计算的地方逐一修改。