寫c/c++或者rust的開發(fā)者應(yīng)該對(duì)條件編譯不陌生，條件編譯顧名思義就是在編譯時(shí)讓代碼中的一部分生效或者失效，從而控制編譯時(shí)的代碼執(zhí)行路徑，進(jìn)而影響編譯出來的程序的行為。

這有啥用呢？通常在編寫跨平臺(tái)代碼的時(shí)候有用。比如我想開發(fā)一個(gè)文件操作庫，這個(gè)庫有全平臺(tái)統(tǒng)一的接口，然而各大操作系統(tǒng)提供的文件和文件系統(tǒng)api百花齊放，我們沒法只用一套代碼就讓我們的庫能在所有的操作系統(tǒng)上正常運(yùn)行。

這時(shí)候就需要條件編譯出場(chǎng)了，在Linux上我們只讓適配了Linux的代碼生效，在Windows上則只讓W(xué)indows相關(guān)的代碼生效其他失效。比如：

#ifdef _Windows
typedef HFILE file_handle
#else
typedef int file_handle
#endif
 
file_handle open_file(const char *path)
{
    if (!path) {
#ifdef _Windows
        return invalid_handle;
#else
        return -1;
#endif
    }
 
#ifdef _Windows
    OFSTRUCT buffer;
    return OpenFile(path, &buffer, OF_READ);
#else
    return open(path, O_RDONLY|O_CLOEXEC);
#endif
}

在這個(gè)例子里，Windows和Linux的api完全不同，為了隱藏這種不同我們用條件編譯在不同平臺(tái)上定義出了一組相同的接口，這樣我們就無需關(guān)心平臺(tái)差異了。

從上面的例子也可以看出，c/c++實(shí)現(xiàn)條件編譯最常用的是依靠宏。通過在編譯時(shí)指定特定平臺(tái)的標(biāo)識(shí)，這些預(yù)編譯宏就能自動(dòng)把不需要的代碼剔除不進(jìn)行編譯。c和c++中另一種實(shí)現(xiàn)條件編譯的做法是依賴構(gòu)建系統(tǒng)，我們不再使用預(yù)編譯宏，但會(huì)為每個(gè)平臺(tái)都編寫一份代碼：

// open_file_windows.c
typedef HFILE file_handle
 
file_handle open_file(const char *path)
{
    if (!path) {
        return invalid_handle;
    }
 
    OFSTRUCT buffer;
    return OpenFile(path, &buffer, OF_READ);
}
 
// open_file_linux.c
typedef int file_handle
 
file_handle open_file(const char *path)
{
    if (!path) {
        return -1;
    }
 
    return open(path, O_RDONLY|O_CLOEXEC);
}

然后指定構(gòu)建系統(tǒng)在編譯Linux程序時(shí)只使用open_file_linux.c，在Windows上則只使用open_file_windows.c。這樣同樣可以把和當(dāng)前平臺(tái)無關(guān)的不兼容的代碼排除掉。現(xiàn)在的構(gòu)建系統(tǒng)如meson，cmake都可以輕松實(shí)現(xiàn)上述功能。

自稱系統(tǒng)級(jí)的golang，自然也是支持條件編譯的，而且它支持的方式是靠第二種——即依靠構(gòu)建系統(tǒng)。

想要在golang中使用條件編譯，也有兩種辦法。因?yàn)槲覀儾皇褂煤?，也沒法在編譯時(shí)給go build指定信息哪些代碼不需要，所以需要一些手段來讓go編譯工具鏈識(shí)別出應(yīng)該編譯和應(yīng)該忽略的代碼。

第一種就是依賴文件后綴名。go的源代碼文件的名字是有特殊規(guī)定的，符合下面格式的文件會(huì)被認(rèn)為是在特定平臺(tái)上需要被編譯的文件：

name_{system}_{arch}.go
name_{system}_{arch}_test.go

其中system的取值和環(huán)境變量GOOS一樣，常見的有windows、linux、darwin、unix，其中后綴是unix時(shí)文件會(huì)在Linux、bsd和darwin這些平臺(tái)上編譯。沒有明確指定那么該文件就會(huì)在全平臺(tái)有效，除非有額外指定我們后面會(huì)說的build tag。

arch的取值和GOARCH環(huán)境變量一樣，都是常見的硬件平臺(tái)比如amd64、arm64、loong64等等。有這些后綴的文件只會(huì)在為特定的硬件平臺(tái)編譯程序時(shí)才會(huì)生效并加入編譯過程。如果沒明確指定arch，則默認(rèn)目標(biāo)操作系統(tǒng)的所有支持的硬件平臺(tái)上這個(gè)文件都會(huì)參與編譯。

第一種方法簡單易懂，但缺點(diǎn)也很明顯，我們需要為每個(gè)平臺(tái)都維護(hù)一份源代碼文件，而且這些文件里必定會(huì)有很多重復(fù)的平臺(tái)無關(guān)的代碼，這對(duì)維護(hù)來說是個(gè)很大的負(fù)擔(dān)。

所以第一種方案只適合那種平臺(tái)間差異巨大的代碼，一個(gè)典型的例子是go自己的runtime的代碼，因?yàn)閰f(xié)程調(diào)度需要很多操作系統(tǒng)甚至硬件平臺(tái)的功能做輔助，因此runtime在每個(gè)操作系統(tǒng)上出了自己的api之外差異很大，因此使用文件名后綴的形式分成多個(gè)文件維護(hù)是比較合適的。

第二種方法不再使用文件名后綴，而是依賴build tag這種東西來提示編譯器哪些代碼需要被編譯。

build tag是go的一種編譯指令，用于告訴編譯器該文件需要在什么條件下才需要被編譯：

//go:build 表達(dá)式

tag一般寫在文件的開頭（在版權(quán)聲明之后）。其中表達(dá)式是一些tag的名字和簡單的布爾運(yùn)算符。比如：

1.go:build !windows

表示文件在Windows以外的系統(tǒng)上才編譯

2.go:build linux && (arm64 || amd64)

表示在arm64或者amd64的Linux系統(tǒng)上才編譯這個(gè)文件

3.go:build ignore

特殊tag，表示文件不管在什么平臺(tái)上都會(huì)被忽略，除非明確使用go run、go build或者go generate運(yùn)行這個(gè)文件

4.go:build 自定義tag名

表示只有在`go build -tags tag名`明確指定相同的tag名時(shí)才編譯這個(gè)文件

預(yù)定義的tag的值其實(shí)就是前面文件名后綴那里提到過的system和arch。可以看到邏輯運(yùn)算符和括號(hào)都可以使用，語義也和邏輯運(yùn)算一樣。使用tag的優(yōu)點(diǎn)在于它可以讓linux和Windows通用的邏輯出現(xiàn)在同一個(gè)文件里而不需要復(fù)制兩份到_windows.go和_linux.go里。更重要的是它允許我們自定義編譯tag。

能自定義tag的話玩法就很多了，我們來看個(gè)例子，一個(gè)可以在編譯時(shí)指定日志輸出級(jí)別的玩具程序，它的特點(diǎn)在于低于指定級(jí)別的日志不僅不會(huì)輸出，而且連代碼都不會(huì)存在，真正的做到零開銷。

通?？刂迫罩据敵黾?jí)別都是這么做的：

func DebugLog(msg ...any) {
    if level > DEBUG {
        return
    }
    ...
}
func InfoLog(msg ...any) {
    if level > INFO {
        return
    }
    ...
}

然而這不可避免的需要一次if判斷，如果函數(shù)比較復(fù)雜的話還需要付出一次額外的函數(shù)調(diào)用開銷。

使用條件編譯可以消除這些開銷，首先是處理debug級(jí)別的日志函數(shù)：

// file log_debug.go
//go:build debug || (!info && !warning)
package log
 
import "fmt"
 
func Debug(msg any) {
    fmt.Println("DEBUG:", msg)
}
 
// file log_no_debug.go
//go:build info || warning
package log
 
func Debug(_ any) {}

作為最低的級(jí)別，只有在指定了debug這個(gè)tag以及默認(rèn)情況下才會(huì)生效，其他時(shí)間都是空函數(shù)。

info級(jí)別的處理是一樣的，只有指定級(jí)別為debug和info時(shí)才生效：

// file log_info.go
//go:build !debug && !warning
package log
 
import "fmt"
 
func Info(msg any) {
    fmt.Println("INFO:", msg)
}
 
// file log_no_info.go
//go:build warning
 
package log
 
func Info(_ any) {}

最后是warning級(jí)別，這個(gè)級(jí)別的日志不管在什么時(shí)候都會(huì)輸出，因此它不需要條件編譯所以也不需要tag：

// file log_warning.go
package log
 
import "fmt"
 
func Warning(msg any) {
    fmt.Println("WARN:", msg)
}

最后是main函數(shù)：

package main
 
import "conditionalcompile/log"
 
func main() {
    log.Debug("A debug level message")
    log.Info("A info level message")
    log.Warning("A warning level message")
}

因?yàn)槲覀儼巡簧У暮瘮?shù)都寫成了空函數(shù)，因此編譯器會(huì)在編譯時(shí)發(fā)現(xiàn)這些空函數(shù)的調(diào)用什么都沒做，因此直接忽略掉它們，所以運(yùn)行的時(shí)候不會(huì)產(chǎn)生任何額外的開銷。

下面簡單做個(gè)測(cè)試：

$ go run
 
# 輸出
DEBUG: A debug level message
INFO: A info level message
WARN: A warning level message
 
$ go run -tags info .
 
# 輸出
INFO: A info level message
WARN: A warning level message
 
$ go run -tags warning .
 
# 輸出
WARN: A warning level message

和我們預(yù)期的一致。不過我并不推薦你使用這個(gè)方法，因?yàn)樗枰獮槊總€(gè)日志函數(shù)編寫兩份代碼，而且需要對(duì)編譯tag做很復(fù)雜的邏輯運(yùn)算，非常容易出錯(cuò)；而且運(yùn)行時(shí)一次if判斷一般也不會(huì)帶來太多的性能開銷，除非明確定位到了判斷日志級(jí)別產(chǎn)生了不可接受的性能瓶頸，否則永遠(yuǎn)不要嘗試使用上面的玩具代碼。

不過生產(chǎn)實(shí)踐里真的有使用自定義tag的例子：wire。

依賴注入工具wire讓開發(fā)者把需要注入的依賴寫入有特殊編譯tag的源文件，這些源文件正常編譯的時(shí)候不會(huì)被編譯到程序里，使用wire工具生成注入代碼的時(shí)候這些文件才會(huì)被識(shí)別，這樣既可以正常實(shí)現(xiàn)依賴注入功能又不會(huì)對(duì)代碼產(chǎn)生太大的影響。更具體的做法可以去看wire的使用教程。

至于選擇在golang里選擇哪種方式實(shí)現(xiàn)條件編譯，這個(gè)得結(jié)合實(shí)際需求來看。至少像go自身的代碼以及k8s中兩種方法文件名后綴和build tag都有并行使用，最重要的選擇依據(jù)還是要以方便自己和他人維護(hù)代碼為準(zhǔn)。

到此這篇關(guān)于golang中進(jìn)行條件編譯的示例詳解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)go條件編譯內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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