C語言深入講解條件編譯的用處

2022-04-19 13:01:06

一、基本概念

條件編譯的行為類似於 C 語言中的 if...else...
編譯是預編譯指示命令，用於控制是否編譯某段程式碼

下面看一段簡單的條件編譯的程式碼：

#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;
}

下面為輸出結果：

可以輸入gcc -E Test.c -o file.i 命令，看看預編譯階段發生了什麼，下面是部分輸出結果：

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

可以看到宏定義和條件編譯都沒有了，由相應內容取而代之。

二、條件編譯的本質

預編譯器根據條件編譯指令有選擇的刪除程式碼

編譯器不知道程式碼分支的存在

if...else... 語句在執行期進行分支判斷

條件編譯指令在預編譯期進行分支判斷

可以通過命令列定義宏

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

下面看一個通過命令列定義宏的程式碼：

#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;
}

終端輸入gcc -DC Test.c，輸出結果如下：

三、#include 的本質

#include 的本質是將已經存在的檔案內容嵌入到當前檔案中
#include 的間接包含同樣會產生嵌入檔案內容的操作

這就出現一個問題，間接包含同一個標頭檔案是否會產生編譯錯誤？

下面就來通過一段程式碼深入探究：

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("%sn", NAME);
    printf("%dn", g);
    
    return 0;
}

編譯後編譯器報錯，global 重定義：

為什麼 global 會重定義呢？下面開始單步編譯，輸入gcc -E test.c -o test.i，輸出部分結果如下：

# 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("%sn", NAME);
    printf("%dn", g);
 
    return 0;
}

這樣就很明顯了，程式先將 test.h 裡面的東西複製進 test.c，由於 test.h 裡面有一個 include "global.h"，就把int global = 10; 複製過來，然後複製

const char* NAME = "test.h";

char* hello_world()

{undefined

return "hello world!n";

}

在然後由於test.c 裡面又定義一個#include "global.h"，又把int global = 10; 複製過來，造成了重複定義。

條件編譯可以解決標頭檔案重複包含的編譯錯誤

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

如果沒有定義 header_file.h，則定義，且執行裡面的程式碼；否則，如果定義了，裡面的程式碼就不會執行。

所以上述程式碼中可以這麼改：

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

這樣編譯就能通過了

四、條件編譯的意義

條件編譯使得我們可以按不同的條件編譯不同的程式碼段，因而可以產生不同的目的碼

#if...#else...#endif 被預編譯器處理，而 if...else... 語句被編譯器處理，必然被編譯進目的碼

實際工程中條件編譯主要用於以下兩種情況：

不同的產品線共用一份程式碼
區分編譯產品的偵錯版和釋出版

下面看一段產品線區分及偵錯程式碼：

product.h:

#define DEBUG 1
#define HIGH  1

test.c:

#include <stdio.h>
#include "product.h"
#if DEBUG
    #define LOG(s) printf("[%s:%d] %sn", __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 是指產品是偵錯版還是釋出版，偵錯版為 1，釋出版為 0，宏 HIGH指的是產品是高階產品還是低端產品，高階產品為 1，低端產品為 0

如果我們想測試偵錯版的高階產品，令 DEBUG 為 1，HIGH為 0 即可：