C语言深入讲解条件编译的用处

2024-04-02 19:55

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一、基本概念

条件编译的行为类似于 C 语言中的 if...else...
编译是预编译指示命令，用于控制是否编译某段代码

下面看一段简单的条件编译的代码：

#include <stdio.h>
 
#define C 1
 
int main()
{
    const char* s;
 
    #if( C == 1 )
        s = "This is first printf...\n";
    #else
        s = "This is second printf...\n";
    #endif
 
    printf("%s", s);
    
    return 0;
}

下面为输出结果：

可以输入gcc -E Test.c -o file.i 命令，看看预编译阶段发生了什么，下面是部分输出结果：

# 2 "Test.c" 2
 
int main()
{
    const char* s;
 
        s = "This is first printf...\n";
 
    printf("%s", s);
 
    return 0;
}

可以看到宏定义和条件编译都没有了，由相应内容取而代之。

二、条件编译的本质

预编译器根据条件编译指令有选择的删除代码

编译器不知道代码分支的存在

if...else... 语句在运行期进行分支判断

条件编译指令在预编译期进行分支判断

可以通过命令行定义宏

gcc -Dmacro=value file.c
gcc -Dmacro file.c

下面看一个通过命令行定义宏的代码：

#include <stdio.h>
int main()
{
    const char* s;
 
    #ifdef C
        s = "This is first printf...\n";
    #else
        s = "This is second printf...\n";
    #endif
 
    printf("%s", s);
    
    return 0;
}

终端输入gcc -DC Test.c，输出结果如下：

三、#include 的本质

#include 的本质是将已经存在的文件内容嵌入到当前文件中
#include 的间接包含同样会产生嵌入文件内容的操作

这就出现一个问题，间接包含同一个头文件是否会产生编译错误？

下面就来通过一段代码深入探究：

global.h:

// global.h
int global = 10;

test.h:

// test.h
 
#include "global.h"
 
const char* NAME = "test.h";
 
char* hello_world()
{
    return "hello world!\n";
}

test.c:

#include <stdio.h>
#include "test.h"
#include "global.h"
int main()
{
    const char* s = hello_world();
    int g = global;
    
    printf("%s\n", NAME);
    printf("%d\n", g);
    
    return 0;
}

编译后编译器报错，global 重定义：

为什么 global 会重定义呢？下面开始单步编译，输入gcc -E test.c -o test.i，输出部分结果如下：

# 2 "test.c" 2
# 1 "test.h" 1
 
 
# 1 "global.h" 1
 
 
int global = 10;
# 4 "test.h" 2
 
const char* NAME = "test.h";
 
char* hello_world()
{
    return "hello world!\n";
}
# 3 "test.c" 2
# 1 "global.h" 1
 
 
int global = 10;
# 4 "test.c" 2
 
int main()
{
    const char* s = hello_world();
    int g = global;
 
    printf("%s\n", NAME);
    printf("%d\n", g);
 
    return 0;
}

这样就很明显了，程序先将 test.h 里面的东西复制进 test.c，由于 test.h 里面有一个 include "global.h"，就把int global = 10; 复制过来，然后复制

const char* NAME = "test.h";

char* hello_world()

{undefined

return "hello world!\n";

}

在然后由于test.c 里面又定义一个#include "global.h"，又把int global = 10; 复制过来，造成了重复定义。

条件编译可以解决头文件重复包含的编译错误

#ifndef _HEADER_FILE_H_
#define _HEADER_FILE_H_
//source code
#endif

如果没有定义 header_file.h，则定义，且执行里面的代码；否则，如果定义了，里面的代码就不会执行。

所以上述代码中可以这么改：

global.h:

// global.h
#ifndef _GLOBAL_H_
#define _GLOBAL_H_
int global = 10;
 
#endif

test.h:

// test.h
#ifndef _TEST_H_
#define _TEST_H_
#include "global.h"
const char* NAME = "test.h";
char* hello_world()
{
    return "hello world!\n";
}
#endif

这样编译就能通过了

四、条件编译的意义

条件编译使得我们可以按不同的条件编译不同的代码段，因而可以产生不同的目标代码

#if...#else...#endif 被预编译器处理，而 if...else... 语句被编译器处理，必然被编译进目标代码

实际工程中条件编译主要用于以下两种情况：

不同的产品线共用一份代码
区分编译产品的调试版和发布版

下面看一段产品线区分及调试代码：

product.h:

#define DEBUG 1
#define HIGH  1

test.c:

#include <stdio.h>
#include "product.h"
#if DEBUG
    #define LOG(s) printf("[%s:%d] %s\n", __FILE__, __LINE__, s)
#else
    #define LOG(s) NULL
#endif
#if HIGH
void f()
{
    printf("This is the high level product!\n");
}
#else
void f()
 
{
 
}
#endif
int main()
 
{
    LOG("Enter main() ..."); 
    f(); 
    printf("1. Query Information.\n");
    printf("2. Record Information.\n");
    printf("3. Delete Information.\n");
    #if HIGH
    printf("4. High Level Query.\n");
    printf("5. Mannul Service.\n");
    printf("6. Exit.\n");
    #else
    printf("4. Exit.\n");
    #endif
    LOG("Exit main() ...");
    return 0;
}

宏 DEBUG 是指产品是调试版还是发布版，调试版为 1，发布版为 0，宏 HIGH指的是产品是高端产品还是低端产品，高端产品为 1，低端产品为 0

如果我们想测试调试版的高端产品，令 DEBUG 为 1，HIGH为 0 即可：