C语言条件编译

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2023-03-14

假如现在要开发一个C语言程序，让它输出红色的文字，并且要求跨平台，在 Windows 和 Linux 下都能运行，怎么办呢？

这个程序的难点在于，不同平台下控制文字颜色的代码不一样，我们必须要能够识别出不同的平台。

Windows 有专有的宏 _WIN32，Linux 有专有的宏 __linux__，以现有的知识，我们很容易就想到了 if else，请看下面的代码：

#include <stdio.h>
int main(){
    if(_WIN32){
        system("color 0c");
        printf("https://www.xnip.cn\n");
    }else if(__linux__){
        printf("\033[22;31mhttps://www.xnip.cn\n\033[22;30m");
    }else{
        printf("https://www.xnip.cn\n");
    }

    return 0;
}

但这段代码是错误的，在 Windows 下提示 __linux__ 是未定义的标识符，在 Linux 下提示 _Win32 是未定义的标识符。对上面的代码进行改进：

#include <stdio.h>
int main(){
    #if _WIN32
        system("color 0c");
        printf("https://www.xnip.cn\n");
    #elif __linux__
        printf("\033[22;31mhttps://www.xnip.cn\n\033[22;30m");
    #else
        printf("https://www.xnip.cn\n");
    #endif

    return 0;
}

#if、#elif、#else 和 #endif 都是预处理命令，整段代码的意思是：如果宏 _WIN32 的值为真，就保留第 4、5 行代码，删除第 7、9 行代码；如果宏 __linux__ 的值为真，就保留第 7 行代码；如果所有的宏都为假，就保留第 9 行代码。

这些操作都是在预处理阶段完成的，多余的代码以及所有的宏都不会参与编译，不仅保证了代码的正确性，还减小了编译后文件的体积。

这种能够根据不同情况编译不同代码、产生不同目标文件的机制，称为条件编译。条件编译是预处理程序的功能，不是编译器的功能。

条件编译需要多个预处理命令的支持，下面一一讲解。

#if 的用法

#if 用法的一般格式为：

#if 整型常量表达式1
程序段1
#elif 整型常量表达式2
程序段2
#elif 整型常量表达式3
程序段3
#else
程序段4
#endif

它的意思是：如常“表达式1”的值为真（非0），就对“程序段1”进行编译，否则就计算“表达式2”，结果为真的话就对“程序段2”进行编译，为假的话就继续往下匹配，直到遇到值为真的表达式，或者遇到 #else。这一点和 if else 非常类似。

需要注意的是，#if 命令要求判断条件为“整型常量表达式”，也就是说，表达式中不能包含变量，而且结果必须是整数；而 if 后面的表达式没有限制，只要符合语法就行。这是 #if 和 if 的一个重要区别。

#elif 和 #else 也可以省略，如下所示：

#include <stdio.h>
int main(){
    #if _WIN32
        printf("This is Windows!\n");
    #else
        printf("Unknown platform!\n");
    #endif
   
    #if __linux__
        printf("This is Linux!\n");
    #endif

    return 0;
}

#ifdef 的用法

#ifdef 用法的一般格式为：

#ifdef 宏名
程序段1
#else
程序段2
#endif

它的意思是，如果当前的宏已被定义过，则对“程序段1”进行编译，否则对“程序段2”进行编译。

也可以省略 #else：

#ifdef 宏名
程序段
#endif

VS/VC 有两种编译模式，Debug 和 Release。在学习过程中，我们通常使用 Debug 模式，这样便于程序的调试；而最终发布的程序，要使用 Release 模式，这样编译器会进行很多优化，提高程序运行效率，删除冗余信息。

为了能够清楚地看到当前程序的编译模式，我们不妨在程序中增加提示，请看下面的代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main(){
    #ifdef _DEBUG
        printf("正在使用 Debug 模式编译程序...\n");
    #else
        printf("正在使用 Release 模式编译程序...\n");
    #endif

    system("pause");
    return 0;
}

当以 Debug 模式编译程序时，宏 _DEBUG 会被定义，预处器会保留第 5 行代码，删除第 7 行代码。反之会删除第 5 行，保留第 7 行。

#ifndef 的用法

#ifndef 用法的一般格式为：

#ifndef 宏名
程序段1
#else
程序段2
#endif

与 #ifdef 相比，仅仅是将 #ifdef 改为了 #ifndef。它的意思是，如果当前的宏未被定义，则对“程序段1”进行编译，否则对“程序段2”进行编译，这与 #ifdef 的功能正好相反。

三者之间的区别

最后需要注意的是，#if 后面跟的是“整型常量表达式”，而 #ifdef 和 #ifndef 后面跟的只能是一个宏名，不能是其他的。

例如，下面的形式只能用于 #if：

#include <stdio.h>
#define NUM 10
int main(){
    #if NUM == 10 || NUM == 20
        printf("NUM: %d\n", NUM);
    #else
        printf("NUM Error\n");
    #endif
    return 0;
}

运行结果：
NUM: 10

再如，两个宏都存在时编译代码A，否则编译代码B：

#include <stdio.h>
#define NUM1 10
#define NUM2 20
int main(){
    #if (defined NUM1 && defined NUM2)
        //代码A
        printf("NUM1: %d, NUM2: %d\n", NUM1, NUM2);
    #else
        //代码B
        printf("Error\n");
    #endif
    return 0;
}

运行结果：
NUM1: 10, NUM2: 20

#ifdef 可以认为是 #if defined 的缩写。