C/C++条件编译：#ifdef、#else、#endif等

程序员可能要为不同的工作环境准备C程序和C库包。不同的环境可能
使用不同的代码类型。预处理器提供一些指令，程序员通过修改#define的值
即可生成可移植的代码。#undef指令取消之前的#define定义。#if、#ifdef、
#ifndef、#else、#elif和#endif指令用于指定什么情况下编写哪些代码。#line
指令用于重置行和文件信息，#error指令用于给出错误消息，#pragma指令用
于向编译器发出指令。

#undef指令

#undef指令用于“取消”已定义的#define指令。也就是说，假设有如下定义：

#define LIMIT 400

然后，下面的指令:

#undef LIMIT

将移除上面的定义。现在就可以把LIMIT重新定义为一个新值。即使原
来没有定义LIMIT，取消LIMIT的定义仍然有效。如果想使用一个名称，又
不确定之前是否已经用过，为安全起见，可以用#undef 指令取消该名字的定
义。

从C预处理器角度看已定义

处理器在识别标识符时，遵循与C相同的规则：标识符可以由大写字
母、小写字母、数字和下划线字符组成，且首字符不能是数字。当预处理器
在预处理器指令中发现一个标识符时，它会把该标识符当作已定义的或未定
义的。这里的已定义表示由预处理器定义。如果标识符是同一个文件中由前
面的#define指令创建的宏名，而且没有用#undef 指令关闭，那么该标识符是
已定义的。如果标识符不是宏，假设是一个文件作用域的C变量，那么该标
识符对预处理器而言就是未定义的。

已定义宏可以是对象宏，包括空宏或类函数宏：

#define LIMIT 1000 // LIMIT是已定义的
#define GOOD // GOOD 是已定义的
#define A(X) ((-(X))*(X)) // A 是已定义的
int q; // q 不是宏，因此是未定义的
#undef GOOD // GOOD 取消定义，是未定义的

注意，#define宏的作用域从它在文件中的声明处开始，直到用#undef指
令取消宏为止，或延伸至文件尾（以二者中先满足的条件作为宏作用域的结
束）。

另外还要注意，如果宏通过头文件引入，那么#define在文件中的位置
取决于#include指令的位置。

稍后将介绍几个预定义宏，如__DATE__和__FILE__。这些宏一定是已
定义的，而且不能取消定义。

条件编译

可以使用其他指令创建条件编译（conditinal compilation）。也就是说，
可以使用这些指令告诉编译器根据编译时的条件执行或忽略信息（或代码）
块。

1.#ifdef、#else和#endif指令

我们用一个简短的示例来演示条件编译的情况。考虑下面的代码：

#ifdef MAVIS#include "horse.h"// 如果已经用#define定义了 MAVIS，则执行下面的指令#define STABLES 5
#else#include "cow.h" //如果没有用#define定义 MAVIS，则执行下面的指令#define STABLES 15
#endif

这里使用的较新的编译器和 ANSI 标准支持的缩进格式。如果使用旧的
编译器，必须左对齐所有的指令或至少左对齐#号，如下所示：

#ifdef MAVIS
#	include "horse.h" // 如果已经用#define定义了 MAVIS，则执行下面的指令
#	define STABLES 5
#else
#	include "cow.h" //如果没有用#define定义 MAVIS，则执行下面的指令
#	define STABLES 15
#endif

#ifdef指令说明，如果预处理器已定义了后面的标识符（MAVIS），则
执行#else或#endif指令之前的所有指令并编译所有C代码（先出现哪个指令
就执行到哪里）。如果预处理器未定义MAVIS，且有 #else指令，则执行
#else和#endif指令之间的所有代码。

#ifdef #else很像C的if else。两者的主要区别是，预处理器不识别用于标
记块的花括号（{}），因此它使用#else（如果需要）和#endif（必须存在）
来标记指令块。这些指令结构可以嵌套。也可以用这些指令标记C语句块

ifdef.c程序

/* ifdef.c -- 使用条件编译 */
#include <stdio.h>
#define JUST_CHECKING
#define LIMIT 4
int main(void){int i;int total = 0;for (i = 1; i <= LIMIT; i++){total += 2 * i*i + 1;#ifdef JUST_CHECKINGprintf("i=%d, running total = %d\n", i, total);#endif}printf("Grand total = %d\n", total);return 0;
}

编译并运行该程序后，输出如下：

i=1, running total = 3
i=2, running total = 12
i=3, running total = 31
i=4, running total = 64
Grand total = 64

如果省略JUST_CHECKING定义（把它放在C注释中，或者使用#undef指
令取消它的定义）并重新编译该程序，只会输出最后一行。可以用这种方法
在调试程序。

定义JUST_CHECKING并合理使用#ifdef，编译器将执行用于
调试的程序代码，打印中间值。调试结束后，可移除JUST_CHECKING定义
并重新编译。如果以后还需要使用这些信息，重新插入定义即可。这样做省
去了再次输入额外打印语句的麻烦。

#ifdef还可用于根据不同的C实现选择合适的代码块。

#ifndef指令

#ifndef指令与#ifdef指令的用法类似，也可以和#else、#endif一起使用，
但是它们的逻辑相反。#ifndef指令判断后面的标识符是否是未定义的，常用
于定义之前未定义的常量。如下所示：

/* arrays.h */
#ifndef SIZE
#define SIZE 100
#endif

（旧的实现可能不允许使用缩进的#define）

通常，包含多个头文件时，其中的文件可能包含了相同宏定义。#ifndef
指令可以防止相同的宏被重复定义。在首次定义一个宏的头文件中用#ifndef
指令激活定义，随后在其他头文件中的定义都被忽略。
#ifndef指令还有另一种用法。假设有上面的arrays.h头文件，然后把下面
一行代码放入一个头文件中：

#include "arrays.h"

SIZE被定义为100。
但是，如果把下面的代码放入该头文件：

#define SIZE 10
#include "arrays.h"

SIZE则被设置为10。这里，当执行到#include "arrays.h"这行，处理
array.h中的代码时，由于SIZE是已定义的，所以跳过了#define SIZE 100这行
代码。鉴于此，可以利用这种方法，用一个较小的数组测试程序。测试完毕
后，移除#define SIZE 10并重新编译。这样，就不用修改头文件数组本身
了。

#ifndef指令通常用于防止多次包含一个文件

#ifndef指令通常用于防止多次包含一个文件。也就是说，应该像下面这
样设置头文件：

/* things.h */
#ifndef THINGS_H_
#define THINGS_H_
/* 省略了头文件中的其他内容*/
#endif

假设该文件被包含了多次。当预处理器首次发现该文件被包含时，
THINGS_H_是未定义的，所以定义了THINGS_H_，并接着处理该文件的其
他部分。当预处理器第2次发现该文件被包含时，THINGS_H_是已定义的，
所以预处理器跳过了该文件的其他部分。

为何要多次包含一个文件？

最常见的原因是，许多被包含的文件中都包含着其他文件，所以显式包含的文
件中可能包含着已经包含的其他文件。

这有什么问题？

在被包含的文件中有某些项（如，一些结构类型的声明）只能
在一个文件中出现一次。C标准头文件使用#ifndef技巧避免重复包含。

但是，这存在一个问题：
如何确保待测试的标识符没有在别处定义。通常使用这些方法
解决这个问题：

用文件名作为标识符、使用大写字母、用下划线字符代替文件名中的点字符、
用下划线字符做前缀或后缀（可能使用两条下划线）。

例如，查看stdio.h头文件，可以发现许多类似的代码：

#ifndef _STDIO_H
#define _STDIO_H
// 省略了文件的内容
#endif

你也可以这样做。但是，由于系统标准库使用下划线作为前缀，所以在自
己的代码中不要这样写，避免与标准头文件中的宏发生冲突。

程序使用#ifndef避免文件被重复包含

names.c程序

// names.h --修订后的 names_st 头文件，避免重复包含
#ifndef NAMES_H_
#define NAMES_H_
// 明示常量
#define SLEN 32
// 结构声明
struct names_st
{char first[SLEN];char last[SLEN];
};
// 类型定义
typedef struct names_st names;
// 函数原型
void get_names(names *);
void show_names(const names *);
char * s_gets(char * st, int n);
#endif

下面程序测试该头文件没问题，但是如果把#ifndef保护删除后，程序就无法通过编译。
doubincl.c程序：

// doubincl.c -- 包含头文件两次
#include <stdio.h>
#include "names.h"
#include "names.h" // 不小心第2次包含头文件
int main(){names winner = { "Less", "Ismoor" };printf("The winner is %s %s.\n", winner.first,winner.last);return 0;
}

#if和#elif指令

#if指令很像C语言中的if。#if后面跟整型常量表达式，如果表达式为非
零，则表达式为真。可以在指令中使用C的关系运算符和逻辑运算符：

#if SYS == 1
#include "ibm.h"
#endif

可以按照if else的形式使用#elif（早期的实现不支持#elif）。例如，可
以这样写：

#if SYS == 1
#include "ibmpc.h"
#elif SYS == 2
#include "vax.h"
#elif SYS == 3
#include "mac.h"
#else
#include "general.h"
#endif

较新的编译器提供另一种方法测试名称是否已定义，即用

#if defined(VAX)

代替

#ifdef VAX

这里，defined是一个预处理运算符，如果它的参数是用#defined定义
过，则返回1；否则返回0。
这种新方法的优点是，它可以和#elif一起使用。

下面用这种形式重写前面的示例：

#if defined (IBMPC)
#include "ibmpc.h"
#elif defined (VAX)
#include "vax.h"
#elif defined (MAC)
#include "mac.h"
#else
#include "general.h"
#endif

如果在VAX机上运行这几行代码，那么应该在文件前面用下面的代码定
义VAX：

#define VAX

条件编译还有一个用途是让程序更容易移植

条件编译还有一个用途是让程序更容易移植。改变文件开头部分的几个
关键的定义，即可根据不同的系统设置不同的值和包含不同的文件。

参考

《C Primer Plus》