我的C/C++语言学习进阶之旅通过C++跨平台的预编译宏来区分不同的操作系统:Win32/Win64/Unix/Linux/MacOS/iOS/Android等

Posted 2022-09-01 字节卷动

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了我的C/C++语言学习进阶之旅通过C++跨平台的预编译宏来区分不同的操作系统:Win32/Win64/Unix/Linux/MacOS/iOS/Android等相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

文章目录

一、需求
二、了解操作系统宏定义
三、实际示例
- 3.1 一个简单的判断
- 3.2 优秀的googletest的示例
四、CMake相关的宏定义
五、参考链接

一、需求

因为C++具有跨平台的特性，所以有些需求一套代码就多端使用，比如我最近在学习的OpenGL ES。

但是，不同平台还是具有一定差异性，所以我们首先得判断出是什么平台？比如ios系统和android系统。

那么如何判断呢？我们接着往下看！

二、了解操作系统宏定义

要检查 C 或 C 代码中主机的操作系统，我们需要检查编译器（GNU GCC 或 G ）定义的宏。例如，在 Windows 平台上，编译器定义了一个名为 _WIN32 的特殊宏。因此，如果定义了宏 _WIN32，我们就在 Windows 上。同样，其他操作系统也有编译器定义的特定宏。

C++ 编译器预定义了某些全局标识符，称为 manifest constants 。大多数全局标识符以两个下划线 (__) 开头和结尾。

检查 Windows 操作系统的示例：

#ifdef _WIN32
    printf("You have Windows Operating System");
#endif

2.1 宏定义列表

以下是基于操作系统定义的宏列表：

操作系统	宏定义	说明
Windows 32 bit + 64 bit	`_WIN32`	for all Windows OS
Windows 64 bit	`_WIN64`	Only for 64 bit Windows
Apple	`__APPLE__`	for all Apple OS
Apple	`__MACH__`	alternative to above
iOS embedded	`TARGET_OS_EMBEDDED`	include TargetConditionals.h
iOS stimulator	`TARGET_IPHONE_SIMULATOR`	include TargetConditionals.h
iPhone	`TARGET_OS_IPHONE`	include TargetConditionals.h
MacOS	`TARGET_OS_MAC`	include TargetConditionals.h
Android	`__ANDROID__`	subset of linux
Unix based OS	`__unix__`
Linux	`__linux__`	subset of unix
POSIX based	`_POSIX_VERSION`	Windows with Cygwin
Solaris	`__sun`
HP UX	`__hpux`
BSD	`BSD`	all BSD flavors
DragonFly BSD	`__DragonFly__`
FreeBSD	`__FreeBSD__`
NetBSD	`__NetBSD__`
OpenBSD	`__OpenBSD__`

请注意，宏对 GNU GCC 和 G++ 有效，并且可能因其他编译器而异。我们将通过一些基本示例，并探讨这些功能在现实生活中的使用。

关于更多的宏定义可以参考下面的两个链接：

2.2 示例：检测 `64` 位 `Windows` 操作系统或 `32` 位 `Windows` 操作系统

在下面的示例中，我们专注于检测我们正在运行的 Windows 的风格，它可以是 64 位或 32 位。对于 Windows，我们的表格将是：

操作系统	宏定义
Windows OS 32 bit + 64 bit	`_WIN32`
Windows OS 64 bit	`_WIN64`

由于 _WIN32 在 32 位和 64 位 Windows 操作系统中都存在，
所以我们需要先检查 _WIN32 的存在以确认它是 Windows 操作系统，
然后再检查 _WIN64 的存在以确认它是否是 64 位 Windows 操作系统或 32 位 Windows 操作系统。

以下是检查您的 Windows 操作系统的代码：

#include <stdio.h>

int main() 

	#ifdef _WIN32 // Includes both 32 bit and 64 bit
	    #ifdef _WIN64
	        printf("Windows 64 bit\\n");
	    #else 
	        printf("Windows 32 bit\\n");
	    #endif
	#else
	    printf("Not a Windows OS\\n");
	#endif
	return 0;

运行输出

Windows 32 bit

2.3 示例：检测苹果操作系统是`MacOS` 还是 `iPhone`

在此示例中，我们使用 Apple OS 的宏来检测正在使用的 Apple OS，如 MacOS 或 iPhone。

#include <stdio.h>

int main() 

	#if __APPLE__
        #include "TargetConditionals.h"
        #if TARGET_OS_IPHONE && TARGET_IPHONE_SIMULATOR
            printf("iPhone stimulator\\n");
        #elif TARGET_OS_IPHONE
            printf("iPhone\\n");
        #elif TARGET_OS_MAC
            printf("MacOS\\n");
        #else
            printf("Other Apple OS\\n");
        #endif
	#else
	    printf("Not an Apple OS\\n");
	#endif
	return 0;

运行输出

MacOS

2.4 普通示例

#include <stdio.h>

int main() 
	#ifdef _WIN32
	    printf("Windows\\n");
	#elif __linux__
	    printf("Linux\\n");
	#elif __unix__
	    printf("Other unix OS\\n");
	#else
	    printf("Unidentified OS\\n");
	#endif
	return 0;

2.5 作用

凭借检测语言（在我们的案例中为 C 和 C++）中的操作系统的能力，我们可以编写一个跨平台代码，通过分离平台相关代码来在所有平台上运行。

#include <stdio.h>

int main() 

	#if __APPLE__
	    // apple specific code
	#elif _WIN32
	    // windows specific code
	#elif __LINUX__
	    // linux specific code
	#elif BSD
	    // BSD specific code
	#else
	    // general code or warning
	#endif
	// general code
	return 0;

同时，我们可以编写针对特定平台优化的代码。

例如，一个函数调用可能在所有平台上都受支持，但我们可以针对特定平台（例如 Linux）对其进行大幅优化，但是这个新代码会在其他平台上引发错误。在这种情况下，我们可以使用宏来检测它是否是 Linux，对于这种情况，我们可以轻松地使用其他替代优化代码。

例如：

#include <stdio.h>

int main() 

	#if __linux__
	    // linux optimized code (will fail in other platforms)
	#else
	    // general code for all platforms
	#endif
	// general code
	return 0;

三、实际示例

3.1 一个简单的判断

#if defined(WIN32) || defined(_WIN32) || defined(__WIN32__) || defined(__NT__)
   //define something for Windows (32-bit and 64-bit, this part is common)
   #ifdef _WIN64
      //define something for Windows (64-bit only)
   #else
      //define something for Windows (32-bit only)
   #endif
#elif __APPLE__
    #include <TargetConditionals.h>
    #if TARGET_IPHONE_SIMULATOR
         // iOS, tvOS, or watchOS Simulator
    #elif TARGET_OS_MACCATALYST
         // Mac's Catalyst (ports iOS API into Mac, like UIKit).
    #elif TARGET_OS_IPHONE
        // iOS, tvOS, or watchOS device
    #elif TARGET_OS_MAC
        // Other kinds of Apple platforms
    #else
    #   error "Unknown Apple platform"
    #endif
#elif __linux__
    // linux
#elif __unix__ // all unices not caught above
    // Unix
#elif defined(_POSIX_VERSION)
    // POSIX
#else
#   error "Unknown compiler"
#endif

3.2 优秀的googletest的示例

https://github.com/google/googletest/blob/main/googletest/include/gtest/internal/gtest-port-arch.h

// Copyright 2015, Google Inc.
// All rights reserved.
//
// Redistribution and use in source and binary forms, with or without
// modification, are permitted provided that the following conditions are
// met:
//
//     * Redistributions of source code must retain the above copyright
// notice, this list of conditions and the following disclaimer.
//     * Redistributions in binary form must reproduce the above
// copyright notice, this list of conditions and the following disclaimer
// in the documentation and/or other materials provided with the
// distribution.
//     * Neither the name of Google Inc. nor the names of its
// contributors may be used to endorse or promote products derived from
// this software without specific prior written permission.
//
// THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
// "AS IS" AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
// LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR
// A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT
// OWNER OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
// SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT
// LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
// DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
// THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
// (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE
// OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.

// The Google C++ Testing and Mocking Framework (Google Test)
//
// This header file defines the GTEST_OS_* macro.
// It is separate from gtest-port.h so that custom/gtest-port.h can include it.

#ifndef GOOGLETEST_INCLUDE_GTEST_INTERNAL_GTEST_PORT_ARCH_H_
#define GOOGLETEST_INCLUDE_GTEST_INTERNAL_GTEST_PORT_ARCH_H_

// Determines the platform on which Google Test is compiled.
#ifdef __CYGWIN__
#define GTEST_OS_CYGWIN 1
#elif defined(__MINGW__) || defined(__MINGW32__) || defined(__MINGW64__)
#define GTEST_OS_WINDOWS_MINGW 1
#define GTEST_OS_WINDOWS 1
#elif defined _WIN32
#define GTEST_OS_WINDOWS 1
#ifdef _WIN32_WCE
#define GTEST_OS_WINDOWS_MOBILE 1
#elif defined(WINAPI_FAMILY)
#include <winapifamily.h>
#if WINAPI_FAMILY_PARTITION(WINAPI_PARTITION_DESKTOP)
#define GTEST_OS_WINDOWS_DESKTOP 1
#elif WINAPI_FAMILY_PARTITION(WINAPI_PARTITION_PHONE_APP)
#define GTEST_OS_WINDOWS_PHONE 1
#elif WINAPI_FAMILY_PARTITION(WINAPI_PARTITION_APP)
#define GTEST_OS_WINDOWS_RT 1
#elif WINAPI_FAMILY_PARTITION(WINAPI_PARTITION_TV_TITLE)
#define GTEST_OS_WINDOWS_PHONE 1
#define GTEST_OS_WINDOWS_TV_TITLE 1
#else
// WINAPI_FAMILY defined but no known partition matched.
// Default to desktop.
#define GTEST_OS_WINDOWS_DESKTOP 1
#endif
#else
#define GTEST_OS_WINDOWS_DESKTOP 1
#endif  // _WIN32_WCE
#elif defined __OS2__
#define GTEST_OS_OS2 1
#elif defined __APPLE__
#define GTEST_OS_MAC 1
#include <TargetConditionals.h>
#if TARGET_OS_IPHONE
#define GTEST_OS_IOS 1
#endif
#elif defined __DragonFly__
#define GTEST_OS_DRAGONFLY 1
#elif defined __FreeBSD__
#define GTEST_OS_FREEBSD 1
#elif defined __Fuchsia__
#define GTEST_OS_FUCHSIA 1
#elif defined(__GNU__)
#define GTEST_OS_GNU_HURD 1
#elif defined(__GLIBC__) && defined(__FreeBSD_kernel__)
#define GTEST_OS_GNU_KFREEBSD 1
#elif defined __linux__
#define GTEST_OS_LINUX 1
#if defined __ANDROID__
#define GTEST_OS_LINUX_ANDROID 1
#endif
#elif defined __MVS__
#define GTEST_OS_ZOS 1
#elif defined(__sun) && defined(__SVR4)
#define GTEST_OS_SOLARIS 1
#elif defined(_AIX)
#define GTEST_OS_AIX 1
#elif defined(__hpux)
#define GTEST_OS_HPUX 1
#elif defined __native_client__
#define GTEST_OS_NACL 1
#elif defined __NetBSD__
#define GTEST_OS_NETBSD 1
#elif defined __OpenBSD__
#define GTEST_OS_OPENBSD 1
#elif defined __QNX__
#define GTEST_OS_QNX 1
#elif defined(__HAIKU__)
#define GTEST_OS_HAIKU 1
#elif defined ESP8266
#define GTEST_OS_ESP8266 1
#elif defined ESP32
#define GTEST_OS_ESP32 1
#elif defined(__XTENSA__)
#define GTEST_OS_XTENSA 1
#endif  // __CYGWIN__

#endif  // GOOGLETEST_INCLUDE_GTEST_INTERNAL_GTEST_PORT_ARCH_H_

这个示例通过判断系统预定的宏定义，然后重新定义了一些宏定义，方便后续业务直接判断，如下所示：

通过以上的知识，我们知道了C++如何通过宏定义来判断不同的操作系统，方便后续对不同的平台做一些差异性的业务。

四、CMake相关的宏定义

CMake 能够用来在 Window、Linux、Mac 平台下进行编译，在它的内部也定义了和这些平台相关的变量。

具体查看官方文档。

列举一些常见的：

WIN32
- 如果编译的目标系统是 Window, 包括WIN64，那么 WIN32 为 True 。
UNIX
- 如果编译的目标系统是 Unix 或者类 Unix 也就是 Linux ,那么 UNIX 为 True 。
MSVC
- 如果编译器是 Window 上的 Visual C++ 之类的，那么 MSVC 为 True 。
ANDROID
- Set to 1 when the target system (CMAKE_SYSTEM_NAME) is Android.
APPLE
- Set to True when the target system is an Apple platform (macOS, iOS, tvOS or watchOS).

有了这些常量做区分，就可以在一份 CMake 文件中编写不同平台的编译选项。

if(ANDROID)
    # do something
elseif(APPLE)
    # do something

更多可以参考链接：

五、参考链接

以上是关于我的C/C++语言学习进阶之旅通过C++跨平台的预编译宏来区分不同的操作系统:Win32/Win64/Unix/Linux/MacOS/iOS/Android等的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

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