第22课 - 条件编译使用分析

这节课我们介绍如何使用C语言中的条件编译。

市面上的电子产品一般有低配版、中配版、高配版，那相应的软件也要开发三个版本吗？显然不是这样的，我们一般在同一套代码中使用条件编译区分不同的版本。

1. 基本概念

（1）c 程序的编译一般经过如下四个过程

　　条件编译是在预处理阶段由预处理器完成的，预处理器根据条件编译指令选择使用哪些代码。

（2）条件编译的行为类似于if ...else...语句，但他们有本质的区别。前者在预处理阶段进行分支判断，后者在程序运行期间进行分支判断

 1 // #include <stdio.h>
 2 
 3 #define C 1
 4 
 5 int main()
 6 {
 7     const char* s;
 8 
 9     #if( C == 1 )   // 条件成立，选择该分支
10         s = "This is first printf...\n";
11     #else
12         s = "This is second printf...\n";
13     #endif
14 
15     // printf("%s", s);
16     
17     return 0;
18 }

使用 gcc -E 命令查看该程序由预处理器处理后的结果

swj@ubuntu:~/c_course/ch_22$ gcc -E test.c
# 1 "test.c"
# 1 "<built-in>"
# 1 "<command-line>"
# 1 "/usr/include/stdc-predef.h" 1 3 4
# 1 "<command-line>" 2
# 1 "test.c"

int main()
{
const char* s;

s = "This is first printf...\n";

return 0;
}

（3）除了在代码中定义宏，可以通过命令行定义宏 -D后面的宏会在预处理时传递到程序中（D是definition的缩写）

gcc –Dmacro=value file.c // 针对 #if 语句

gcc –Dmacro file.c // 针对 #ifdef 或 ifndef 语句

// 查看gcc的man手册，这种形式下macro的值为1

下面验证-D选项的功能

 1 #include <stdio.h>
 2 
 3 int main()
 4 {
 5     const char* s;
 6 
 7     #if( C == 1 )
 8         s = "This is first printf...\n";
 9     #else
10         s = "This is second printf...\n";
11     #endif
12 
13     printf("%s", s);
14     
15     return 0;
16 }

上面代码删除了 #define C 1，转而使用 -D选项传递宏，观察下面的编译命令及程序的输出结果

这里再添加一个细节：如果文件中没有 #define C 1 这条语句，命令行也没有使用 -DC=1，那么 gcc test.c 可以编译通过吗？实际测试是OK的。

在预处理器处理 #if( C==1 ) 这条语句时，如果没有定义C，并不会报错，而是认为 C==1 为“假”

2. #include的本质

（1）#include 的本质是将已经存在的头文件的内容嵌入到当前文件中

（2）如果#include包含的头文件中又包含了其它头文件，那么该文件的内容也会被嵌入到当前文件中

下面看一个关于#include的小例子：如下图所示，test.c中包含了test.h和global.h，而test.h又包含了global.h。

// global.h

1 int  global = 10;

// test.h

1 #include "global.h"
2     
3 const char* NAME = "test.h";
4 char* hello_world(){return "Hello World!\n";}

// test.c

 1 // #include <stdio.h>
 2 #include "test.h"
 3 #include "global.h"
 4 
 5 int main()
 6 {
 7     const char* s = hello_world();
 8     int g = global;
 9     
10     //printf("%s\n",NAME);
11     //printf("%d\n",g);
12 
13     return 0;    
14 }

使用gcc编译test.c，编译报错，显示重复定义了global变量，这是由于重复包含了global.h头文件导致的。

要解决上面这种由于重复包含同一个头文件，导致全局变量、函数声明、类型定义等被重复定义的错误，就需要使用条件编译。

一般格式如下：

1 #ifndef _HEADER_FILE_H_
2 #define _HEADER_FILE_H_
3 
4 // 头文件的内容
5 
6 #endif

当重复包含某个头文件时，由于第一次已经定义了_HEADER_H_，第二次就不会再包含这个文件的内容了。

使用这种方法对 global.h 和 test.h 进行改造

// global.h

1 #ifndef _GLOBAL_H_
2 #define _GLOBAL_H_
3 int  global = 10;
4 #endif

// test.h

1 #ifndef  _TEST_H_
2 #define _TEST_H_
3 #include "global.h"
4 
5 const char* NAME = "test.h";
6 char* hello_world(){return "Hello World!\n";}
7 #endif

这样当tes.c重复包含global.h时，由于条件编译的缘故，global.h的内容只会被嵌入一次，不会出现重复包含global变量的错误。

3. 条件编译的意义

（1）条件编译使得我们可以按照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

（2）#if...#else...#endif 被预处理器处理；而 if...else... 语句被编译器处理，必然会被编译到目标代码中

（3）实际工程中条件编译主要用于以下两种情况：

　　 ① 不同的产品线共用一份代码

　　 ② 区分编译产品的调试版和发布版

【产品线区分及调试代码应用】

// product.h

1 #define DEBUG 1    // 区分版本时调试版还是发布版
2 #define HIGH  1    // 区分版本是高配版还是低配版

// test.c

 1 #include <stdio.h>
 2 #include "product.h"
 3 
 4 #if DEBUG
 5     #define LOG(s) printf("[%s:%d] %s\n",__FILE__,__LINE__,s)
 6 #else
 7     #define LOG(s) NULL  // 注意这里的写法
 8 #endif
 9 
10 #if HIGH
11 void f()
12 {
13     printf("This is the high level product!\n");
14 }
15 #else
16 void f()
17 {
18 }
19 #endif
20 
21 int main()
22 {
23     LOG("Enter main()...");
24     f();
25     
26     printf("1. Query Information.\n");
27     printf("2. Record Information.\n");
28     printf("3. Delete Information.\n");
29     
30     #if HIGH    
31         printf("4. High Level Query.\n");
32         printf("5. Mannual Service.\n");
33         printf("6. Exit.\n");      
34     #else
35         printf("4. Exit.\n");  
36     #endif
37     
38     LOG("Exit main()...");
39 }