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C语言#if、##ifdef、#ifndef的用法详解,C语言条件编译详解

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("http://c.biancheng.net\n");
    }else if(__linux__){
        printf("\033[22;31mhttp://c.biancheng.net\n\033[22;30m");
    }else{
        printf("http://c.biancheng.net\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("http://c.biancheng.net\n");
    #elif __linux__
        printf("\033[22;31mhttp://c.biancheng.net\n\033[22;30m");
    #else
        printf("http://c.biancheng.net\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。

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