编译过程 9个阶段 判断宏定义是否正确和头文件包含是否正确 展开宏 条件编译

条件编译#ifdef的妙用详解_透彻_MARS_Turing的博客-CSDN博客_ifdef的用法 https://blog.csdn.net/qq_33658067/article/details/79443014

本文主要介绍c语言中条件编译相关的预编译指令，包括  #define、#undef、#ifdef、#ifndef、#if、#elif、#else、#endif、defined。

#define            定义一个预处理宏
#undef            取消宏的定义

#if                   编译预处理中的条件命令，相当于C语法中的if语句
#ifdef              判断某个宏是否被定义，若已定义，执行随后的语句
#ifndef            与#ifdef相反，判断某个宏是否未被定义
#elif                若#if, #ifdef, #ifndef或前面的#elif条件不满足，则执行#elif之后的语句，相当于C语法中的else-if
#else              与#if, #ifdef, #ifndef对应, 若这些条件不满足，则执行#else之后的语句，相当于C语法中的else
#endif             #if, #ifdef, #ifndef这些条件命令的结束标志.
defined         　与#if, #elif配合使用，判断某个宏是否被定义

二、条件编译

条件编译是根据实际定义宏（某类条件）进行代码静态编译的手段。可根据表达式的值或某个特定宏是否被定义来确定编译条件。

最常见的条件编译是防止重复包含头文件的宏，形式跟下面代码类似：

1.  
   1 #ifndef ABCD_H
2.  
   2 #define ABCD_H
3.  
   3
4.  
   4 // ... some declaration codes
5.  
   5
6.  
   6 #endif // #ifndef ABCD_H

在实现文件中通常有如下类似的定义：

1.  
   1 #ifdef _DEBUG
2.  
   2
3.  
   3 // ... do some operations
4.  
   4
5.  
   5 #endif
6.  
   6
7.  
   7 #ifdef _WIN32
8.  
   8
9.  
   9 // ... use Win32 API
10.  
    10
11.  
    11 #endif

这些都是条件编译的常用情境。

三、条件编译中使用的预编译指令

#define            定义一个预处理宏
#undef            取消宏的定义

#if                   编译预处理中的条件命令，相当于C语法中的if语句
#ifdef              判断某个宏是否被定义，若已定义，执行随后的语句
#ifndef            与#ifdef相反，判断某个宏是否未被定义
#elif                若#if, #ifdef, #ifndef或前面的#elif条件不满足，则执行#elif之后的语句，相当于C语法中的else-if
#else              与#if, #ifdef, #ifndef对应, 若这些条件不满足，则执行#else之后的语句，相当于C语法中的else
#endif             #if, #ifdef, #ifndef这些条件命令的结束标志.
defined         　与#if, #elif配合使用，判断某个宏是否被定义

四、预编译指令应用举例

1. #define、#undef

#define命令定义一个宏:
#define MACRO_NAME[(args)] [tokens[(opt)]]
之后出现的MACRO_NAME将被替代为所定义的标记(tokens)。宏可带参数，而后面的标记也是可选的。

宏定义，按照是否带参数通常分为对象宏、函数宏两种。
对象宏: 不带参数的宏被称为"对象宏(objectlike macro)"。对象宏多用于定义常量、通用标识。例如：

1.  
   // 常量定义
2.  
   #define MAX_LENGTH 100
3.  
   // 通用标识，日志输出宏
4.  
   #define SLog printf
5.  
   // 预编译宏
6.  
   #define _DEBUG

函数宏：带参数的宏。利用宏可以提高代码的运行效率: 子程序的调用需要压栈出栈, 这一过程如果过于频繁会耗费掉大量的CPU运算资源。 所以一些代码量小但运行频繁的代码如果采用带参数宏来实现会提高代码的运行效率。但多数c++程序不推荐使用函数宏，调试上有一定难度，可考虑使用c++的inline代替之。例如：

1.  
   // 最小值函数
2.  
   #define MIN(a,b) ((a)>(b)? (a):(b))
3.  
   // 安全释放内存函数
4.  
   #define SAFE_DELETE(p) {if(NULL!=p){delete p; p = NULL;}}

#undef可以取消宏定义，与#define对应。

2. defined

defined用来测试某个宏是否被定义。defined(name): 若宏被定义，则返回1，否则返回0。
它与#if、#elif、#else结合使用来判断宏是否被定义，乍一看好像它显得多余, 因为已经有了#ifdef和#ifndef。defined可用于在一条判断语句中声明多个判别条件；#ifdef和#ifndef则仅支持判断一个宏是否定义。

#if defined(VAX) && defined(UNIX) && !defined(DEBUG) 

和#if、#elif、#else不同，#ifdef、#ifndef、defined测试的宏可以是对象宏，也可以是函数宏。

3. #ifdef、#ifndef、#else、#endif

条件编译中相对常用的预编译指令。模式如下：

1.  
   #ifdef ABC
2.  
   // ... codes while definded ABC
3.  
   #elif (CODE_VERSION > 2)
4.  
   // ... codes while CODE_VERSION > 2
5.  
   #else
6.  
   // ... remained cases
7.  
   #endif // #ifdef ABC

#ifdef用于判断某个宏是否定义，和#ifndef功能正好相反，二者仅支持判断单个宏是否已经定义，上面例子中二者可以互换。如果不需要多条件预编译的话，上面例子中的#elif和#else均可以不写。

4. #if、#elif、#else、#endif

#if可支持同时判断多个宏的存在，与常量表达式配合使用。常用格式如下：

1.  
   #if 常量表达式1
2.  
   // ... some codes
3.  
   #elif 常量表达式2
4.  
   // ... other codes
5.  
   #elif 常量表达式3
6.  
   // ...
7.  
   ...
8.  
   #else
9.  
   // ... statement
10.  
    #endif

常量表达式可以是包含宏、算术运算、逻辑运算等等的合法C常量表达式，如果常量表达式为一个未定义的宏, 那么它的值被视为0。

1.  
   #if MACRO_NON_DEFINED // 等价于
2.  
    
3.  
   #if 0

在判断某个宏是否被定义时，应当避免使用#if，因为该宏的值可能就是被定义为0。而应当使用#ifdef或#ifndef。
注意: #if、#elif之后的宏只能是对象宏。如果宏未定义，或者该宏是函数宏，则编译器可能会有对应宏未定义的警告。

五、总结

本文主要介绍c语言中有关预编译的指令。撰写本文的目的在于理清相关概念调用，在后续预编译使用时可以找到最合适的指令及格式。比如同时满足多个宏定义的预编译、多分支预编译、#elif和#else指令的配合等。

 

一、if条件编译，选择编译

(1)        

    #if ()

        //*******

    #endif

(2)

    #if ()

        //******

    #else

        //******

    #endif

(3)

    #if ()

        //******

    #elif ()

        //******

    #elif ()

        //******

    #endif

二、注意此处不能加“（）”不然会把括号也视为宏定义的字符串

#define DBG

三、

#define  A  C（0、1...）

四、注意此处不能加“（）”不然会把括号也视为宏定义的字符串

#define  DBG

#undefine DBG

五、注意此处不能加“()”不然会把括号也视为宏定义的字符串

（1）    

    #ifdef  DBG

        #define UNDBG

        #define UNDBG1

    #endif

（2）

    #ifundef  DBG

        #define UNDBG

        #define UNDBG

    #endif

六、符合条件“&& 和 ||”复合条件下必须加上“（）”标准形式如： # if (define (DBG)) || (define (DBG1))

      (1)

      # if define DBG || define DBG1 || define DBG2

            //******

        #endif

(2)

        #if !define DBG || !define DBG2

            //******

        #endif

 

 

       1、条件编译

              请看下面一个例子：

1.  
   #include<stdio.h>
2.  
   #define BB
3.  
   #ifdef AA
4.  
   #define HELLO "hello world"
5.  
   #elif BB
6.  
   #define HELLO "hello CC"
7.  
   #endifint main()
8.  
   {
9.  
   printf("%s ",HELLO);
10.  
    return 1;
11.  
    }

        如果你觉得这个打印会是hello CC.那你就和我犯了一样的错误了。如果你用gcc -E hello.c -o hello.i 编译，（这条是预编译命令，下面会讲到。）会出现：error: #if with no expression的错误。原因是BB虽然定义了，但是定义的是空值，放在#elif后面就不行。因为#elif不仅仅是检查后面的宏有没有定义，还会检查其值。但是#ifdef就只是检查后面的宏是否定义，而不管其值为多少。读者可以把#define

        BB改成#define AA试一下，结果就会打印hello world了。

        读者如果有兴趣，也可以把#define BB改成#define BB   0  试一试，这时用gcc -E hello.c -o hello.i预编译可以编译通过，但是编译过程就不行了，因为#elif   0为假，HELLO没有定义。

这几个宏是为了进行条件编译。一般情况下，源程序中所有的行都参加编译。但是有时希望对其中一部分内容只在满足一定条件才进行编译，也就是对一部 分内容指定编译的条件，这就是“条件编译”。有时，希望当满足某条件时对一组语句进行编译，而当条件不满足时则编译另一组语句。
    条件编译命令最常见的形式为：
    #ifdef 标识符
    程序段1
    #else
    程序段2
    #endif
    
    它的作用是：当标识符已经被定义过(一般是用#define命令定义)，则对程序段1进行编译，否则编译程序段2。
    其中#else部分也可以没有，即：
    #ifdef
    程序段1
    #denif
    
    这里的“程序段”可以是语句组，也可以是命令行。这种条件编译可以提高C源程序的通用性。如果一个C源程序在不同计算机系统上运行，而不同的计算机又有一定的差异。例如，我们有一个数据类型，在Windows平台中，应该使用long类型表示，而在其他平台应该使用float表示，这样往往需要对源程序作必要的修改，这就降低了程序的通用性。可以用以下的条件编译：
    #ifdef WINDOWS
    #define MYTYPE long
    #else
    #define MYTYPE float
    #endif
    
    如果在Windows上编译程序，则可以在程序的开始加上
    #define WINDOWS
    
    这样则编译下面的命令行：
    #define MYTYPE long
    
    如果在这组条件编译命令之前曾出现以下命令行：
    #define WINDOWS 0
    
    则预编译后程序中的MYTYPE都用float代替。这样，源程序可以不必作任何修改就可以用于不同类型的计算机系统。当然以上介绍的只是一种简单的情况，可以根据此思路设计出其它的条件编译。
    例如，在调试程序时，常常希望输出一些所需的信息，而在调试完成后不再输出这些信息。可以在源程序中插入以下的条件编译段：
    #ifdef DEBUG
    print ("device_open(%p) ", file);
    #endif
    
    如果在它的前面有以下命令行：
    #define DEBUG
    
    则在程序运行时输出file指针的值，以便调试分析。调试完成后只需将这个define命令行删除即可。有人可能觉得不用条件编译也可达此目的，即在调试时加一批printf语句，调试后一一将printf语句删除去。的确，这是可以的。但是，当调试时加的printf语句比较多时，修改的工作量是很大的。用条件编译，则不必一一删改printf语句，只需删除前面的一条“#define DEBUG”命令即可，这时所有的用DEBUG作标识符的条件编译段都使其中的printf语句不起作用，即起统一控制的作用，如同一个“开关”一样。
    有时也采用下面的形式：
    #ifndef 标识符
    程序段1
    #else
    程序段2
    #endif
    
    只是第一行与第一种形式不同：将“ifdef”改为“ifndef”。它的作用是：若标识符未被定义则编译程序段1，否则编译程序段2。这种形式与第一种形式的作用相反。
    以上两种形式用法差不多，根据需要任选一种，视方便而定。
    还有一种形式，就是#if后面的是一个表达式，而不是一个简单的标识符：
    #if 表达式
    程序段1
    #else
    程序段2
    #endif
    
    它的作用是：当指定的表达式值为真（非零）时就编译程序段1，否则编译程序段2。可以事先给定一定条件，使程序在不同的条件下执行不同的功能。
    例如：输入一行字母字符，根据需要设置条件编译，使之能将字母全改为大写输出，或全改为小写字母输出。
    #define LETTER 1
    main()
    {
    char str[20]="C Language",c;
    int i="0";
    while((c=str[i])!=''){
    i++;
    #if LETTER
    if(c>='a'&&c<='z') c="c-32";
    #else
    if(c>='A'&&c<='Z') c="c"+32;
    #endif
    printf("%c",c);
    }
    }
    
    运行结果为：C LANGUAGE
    现在先定义LETTER为1，这样在预处理条件编译命令时，由于LETTER为真（非零），则对第一个if语句进行编译，运行时使小写字母变大写。如果将程序第一行改为：
    #define LETTER 0
    
    则在预处理时，对第二个if语句进行编译处理，使大写字母变成小写字母（大写字母与相应的小写字母的ASCII代码差32）。此时运行情况为：
    c language
    有人会问：不用条件编译命令而直接用if语句也能达到要求，用条件编译命令有什么好处呢？的确，此问题完全可以不用条件编译处理，但那样做目标程序长（因为所有语句都编译），而采用条件编译，可以减少被编译的语句，从而减少目标的长度。当条件编译段比较多时，目标程序长度可以大大减少。

浅谈＃ifdef在软件开发中的妙用

　　笔者从事UNIX环境下某应用软件的开发与维护工作，用户分布于全国各地，各用户需要的基本功能都是一样的，但在某些功能上要随着需求变化，不断加以升级，要想实现全国各地用户的升级工作是很困难的，而我们则只是利用E-mail发送补丁程序给用户，这些补丁程序都是在一套软件的基础上不断地修改与扩充而编写的，并由不同的标志文件转入到不同的模块，虽然程序体积在不断扩大，但丝毫不影响老用户的功能，这主要是得益于C程序的#ifdef/#else/#endif的作用。

　　我们主要使用以下几种方法,假设我们已在程序首部定义＃ifdef DEBUG与＃ifdef TEST：

　　1.利用#ifdef/#endif将某程序功能模块包括进去，以向某用户提供该功能。

　　在程序首部定义#ifdef HNLD：

　　#ifdef HNLD

　　include"n166_hn.c"

　　#endif

　　如果不许向别的用户提供该功能，则在编译之前将首部的HNLD加一下划线即可。

　　2.在每一个子程序前加上标记，以便追踪程序的运行。

　　#ifdef DEBUG

　　printf(" Now is in hunan !");

　　#endif

　　3.避开硬件的限制。有时一些具体应用环境的硬件不一样，但限于条件，本地缺乏这种设备，于是绕过硬件，直接写出预期结果。具体做法是:

　　#ifndef TEST

　　i=dial();

　　//程序调试运行时绕过此语句

　　#else

　　i=0;

　　#endif

　　调试通过后，再屏蔽TEST的定义并重新编译，即可发给用户使用了。

# ifdef  #ifndef 等用法（转）

　　头件的中的#ifndef，这是一个很关键的东西。比如你有两个C文件，这两个C文件都include了同一个头文件。而编译时，这两个C文件要一同编译成一个可运行文件，于是问题来了，大量的声明冲突。

还是把头文件的内容都放在#ifndef和#endif中吧。不管你的头文件会不会被多个文件引用，你都要加上这个。一般格式是这样的：

#ifndef <标识>
#define <标识>

......
......

#endif

<标识>在理论上来说可以是自由命名的，但每个头文件的这个“标识”都应该是唯一的。标识的命名规则一般是头文件名全大写，前后加下划线，并把文件名中的“.”也变成下划线，如：stdio.h

#ifndef _STDIO_H_
#define _STDIO_H_

......

#endif

2.在#ifndef中定义变量出现的问题（一般不定义在#ifndef中）。

#ifndef AAA
#define AAA
...
int i;
...
#endif
里面有一个变量定义
在vc中链接时就出现了i重复定义的错误，而在c中成功编译。

结论：

(1).当你第一个使用这个头的.cpp文件生成.obj的时候，int i 在里面定义了当另外一个使用这个的.cpp再次[单独]生成.obj的时候，int i 又被定义然后两个obj被另外一个.cpp也include 这个头的，连接在一起，就会出现重复定义.

(2).把源程序文件扩展名改成.c后，VC按照C语言的语法对源程序进行编译，而不是C++。在C语言中，若是遇到多个int i，则自动认为其中一个是定义，其他的是声明。

(3).C语言和C++语言连接结果不同，可能（猜测）是在进行编译的时候，C++语言将全局
变量默认为强符号，所以连接出错。C语言则依照是否初始化进行强弱的判断的。（参考）

解决方法：

(1).把源程序文件扩展名改成.c。

(2).推荐解决方案：
.h中只声明 extern int i;在.cpp中定义

<x.h>
#ifndef __X_H__
#define __X_H__
extern int i;
#endif //__X_H__
<x.c>
int i;

注意问题：

(1).变量一般不要定义在.h文件中。

C++教程_w3cschool https://www.w3cschool.cn/cpp/

C++工作原理：

C++语言的程序因为要体现高性能，所以都是编译型的。但其开发环境，为了方便测试，将调试环境做成解释型的。即开发过程中，以解释型的逐条语句执行方式来进行调试，以编译型的脱离开发环境而启动运行的方式来生成程序最终的执行代码。

生成程序是指将源码（C++语句）转换成一个可以运行的应用程序的过程。如果程序的编写是正确的，那么通常只需按一个功能键，即可搞定这个过程。该过程实际上分成两个步骤。

第一步是对程序进行编译，这需要用到编译器（compiler）。编译器将C++语句转换成机器码(也称为目标码)；如果这个步骤成功，下一步就是对程序进行链接，这需要用到链接器（linker）。链接器将编译获得机器码与C++库中的代码进行合并。C++库包含了执行某些常见任务的函数（“函数”是子程序的另一种称呼）。例如，一个C++库中包含标准的平方根函数sqrt，所以不必亲自计算平方根。C++库中还包含一些子程序，它们把数据发送到显示器，并知道如何读写硬盘上的数据文件。

【include <> ""区别 】

另外这里对#include“animal.h”和#include <animal.h>进行说明一下区别

<>和“”表示编译器搜索头文件的顺序不同:

<>表示从系统目录下开始搜索，然后再搜索PATH环境变量所列出的目录，不搜索当前目录
""表示先从当前目录搜索，然后是系统目录和PATH环境变量所列出的目录下搜索
.
所以如果我们知道头文件在系统目录或者环境变量目录下时，可以用<>来加快搜索速度。

C++的编译过程及原理 - 妖米的博客 - CSDN博客 https://blog.csdn.net/qq_43133135/article/details/82865618

【编译 预编译 头文件】

注意：在编译过程中头文件不参与编译，预编译时进行各种替换以后，头文件就完成了其光荣使命，不再具有任何作用

【】

Compiling...

animal.cpp human.cpp ...

Linking...

main.exe - 0 error(s), 0 waring(s)

这段文字输出事实上已经说明了编译的步骤了
编译器先对工程中三个源文件main.cpp，animal.cpp，human.cpp进行单独编译 （Compiling...）

在编译时,由预处理器对预处理指令（#include、#define…）进行处理，在内存中输出翻译单元（就是将include等在源文件上替换了以后产生的临时文件）。
编译器接受临时文件，将其翻译成包含机器语言指令的三个目标文件（main.obj、animal.obj、human.obj）
接下去就是链接过程（Linking...），连接器将目标文件和你用到的相关库文件一起链接形成main.exe。
到此，编译也就结束了。

注意：在编译过程中头文件不参与编译，预编译时进行各种替换以后，头文件就完成了其光荣使命，不再具有任何作用

 【为什么我们一般不在头文件中出现定义】

C++编译原理（一） - bobird - 博客园 https://www.cnblogs.com/bobird/articles/3305006.html

首先是预编译，这一步可以粗略的认为只做了一件事情，那就是“宏展开”，也就是对那些#***的命令的一种展开。

      例如define MAX 1000就是建立起MAX和1000之间的对等关系，好在编译阶段进行替换。

      例如ifdef/ifndef就是从一个文件中有选择性的挑出一些符合条件的代码来交给下一步的编译阶段来处理。这里面最复杂的莫过于include了，其实也很简单，就是相当于把那个对应的文件里面的内容一下子替换到这条include***语句的地方来。

      其次是编译，这一步很重要，编译是以一个个独立的文件作为单元的，一个文件就会编译出一个目标文件。（这里插入一点关于编译的文件的说明，编译器通过后缀名来辨识是否编译该文件，因此“.h”的头文件一概不理会，而“.cpp”的源文件一律都要被编译，我实验过把.h文件的后缀名改为.cpp，然后在include的地方相应的改为***.cpp，这样一来，编译器就会编译许多不必要的头文件，只不过头文件里我们通常只放置声明而不是定义，因此最后链接生成的可执行文件的大小是不会改变的）

      清楚编译是以一个个单独的文件为单元的，这一点很重要，因此编译只负责本单元的那些事，而对外部的事情一概不理会，在这一步里，我们可以调用一个函数而不必给出这个函数的定义，但是要在调用前得到这个函数的声明（其实这就是include的本质，不就是为了给你提前提供个声明而好让你使用吗？至于那个函数到底是如何实现的，需要在链接这一步里去找函数的入口地址。因此提供声明的方式可以是用include把放在别的文件中的声明拿过来，也可以是在调用之前自己写一句void max(int,int);都行。），编译阶段剩下的事情就是分析语法的正确性之类的工作了。好啦，总结一下，可以粗略的认为编译阶段分两步：    

        第一步，检验函数或者变量是否存在它们的声明；

        第二步，检查语句是否符合C++语法。 

最后一步是链接，它会把所有编译好的单元全部链接为一个整体文件，其实这一步可以比作一个“连线”的过程，比如A文件用了B文件中的函数，那么链接的这一步会建立起这个关联。链接时最重要的我认为是检查全局空间里面是不是有重复定义或者缺失定义。这也就解释了为什么我们一般不在头文件中出现定义，因为头文件有可能被释放到多个源文件中，每个源文件都会单独编译，链接时就会发现全局空间中有多个定义了。

标准C和C++将编译过程定义为9个阶段(Phases of Translation)：

1.字符映射(Character Mapping)

    文件中的物理源字符被映射到源字符集中，其中包括三字符运算符的替换、控制字符(行尾的回车换行)的替换。许多非美式键盘不支持基本源字符集中的一些字符，文件中可用三字符来代替这些基本源字符，以??为前导。但如果所用键盘是美式键盘，有些编译器可能不对三字符进行查找和替换，需要增加-trigraphs编译参数。在C++程序中，任何不在基本源字符集中的字符都被它的通用字符名替换。

2.行合并(Line Splicing)

    以反斜杠/结束的行和它接下来的行合并。

3.标记化(Tokenization)

    每一条注释被一个单独的空字符所替换。C++双字符运算符被识别为标记(为了开发可读性更强的程序，C++为非ASCII码开发者定义了一套双字符运算符集和新的保留字集)。源代码被分析成预处理标记。

4.预处理(Preprocessing)

    调用预处理指令并扩展宏。使用#include指令包含的文件，重复步骤1到4。上述四个阶段统称为预处理阶段。

5.字符集映射(Character-set Mapping)

    源字符集成员、转义序列被转换成等价的执行字符集成员。例如：'/a'在ASCII环境下会被转换成值为一个字节，值为7。

6.字符串连接(String Concatenation)

    相邻的字符串被连接。例如："""hahaha""huohuohuo"将成为"hahahahuohuohuo"。

7.翻译(Translation)

    进行语法和语义分析编译，并翻译成目标代码。

8.处理模板

    处理模板实例。

9.连接(Linkage)

    解决外部引用的问题，准备好程序映像以便执行。

判断宏定义是否正确和头文件包含是否正确

经过预编译后的头文件不包含任何宏定义，
因为所有的宏已经被展开，并且包含的文件
也已经被插入到达.i文件中。

gcc -E test_head.c -o t.i