【C++】跨平台开发注意事项【上】

I - 概括总述

随着多系统的普及，不少软件面临跨平台的需求，普通 Windows PC 端可以使用的代码，需要在另一个平台下编译和运行。

本文章以 Linux 平台为例，整理了从 Windows 平台上的可编译代码到 Linux 平台上代码移植问题，以及跨平台开发的建议规范与需要注意的事项。

Windows 平台上的 MSVC 编译器容错率比较高，部分代码问题编译器会自动纠正或忽略，但是 Linux 下的 gcc/g++ 比较严格，且运行环境、库不一致，Windows 下可编译的代码，直接在 Linux 下编译会产生很多问题。如何做到隔离区分？

II - 标识与隔离

2.1 - 宏隔离

2.1.1 - 系统宏

代码中的区分平台的宏建议使用 _WIN32 与 __linux__

关于 标识 Windows 的宏，网上存在很多：

WIN32  WIN64 _WIN32  _WIN64 ...

Windows 平台建议使用 _WIN32 ，此宏在操作系统为 x86 和 x64 系统中都会定义，使用 Visual Studio 2019 ，Win11 x64 电脑做开发，不添加自定义宏的情况下，只有 _WIN32、_MSC_VER 是有效的。编译 x86 工程或 32 位系统下会额外定义 WIN32，编译 x64 工程则会额外定义 _WIN64

Linux 平台建议使用 __linux__ 系统宏，所有使用 Linux 内核的系统都会默认定义此宏。

示例

#if defined(_WIN32)
std::string port("COM1");
#elif defined(__linux__)
std::string port("/dev/ttyUSB3");
#endif

2.1.2 - 编译器宏

也可以使用编译器宏来区分，Win 平台使用 _MSC_VER 来区分，Linux 平台使用编译器宏 __GNUC__

示例代码

#if defined (_MSC_VER)
p = HeapAlloc(hHeap, dwFlags, dwBytes);
#elif defined(__GNUC__)
p = malloc(sizeof(DataStruct));
#endif

2.1.3 - 注意事项

特定系统的代码隔离使用对应系统的宏，不使用检测另一个系统的宏未定义
示例

#ifndef _WIN32
// code for linux
#endif
//...
#ifndef __linux__
// code for windows
#endif

由于软件的跨平台需求可能不止两个系统，使用 “非此即彼” 的二分方式定义，在有第三个平台的跨平台开发需求时，代码需要做比较多的修改，有可能因修改疏漏造成未知的缺陷，应使用如下方式

#ifdef _WIN32
// code for windows
#endif
//...
#ifdef __linux__
// code for linux
#endif

建议使用平台宏和编译器宏组合的方式来判断

#if defined(_WIN32) || defined(_MSC_VER)
// code for windows
#elif defined(__linux__) || defined(__GNUC__)
// code for linux
#endif

关于更多系统预定义宏，见链接：
https://sourceforge.net/p/predef/wiki/OperatingSystems

2.2 - CMakeList 隔离

if (WIN32)

elseif (UNIX)

endif()

III - 常见平台差异

3.1 - 路径分隔符

代码中涉及文件/目录路径时，使用分隔符 / 替代 \\

Windows 下路径分隔符为 \\ ，Linux 下路径分隔符为 / , 例如

// windows path
std::string pathWin = "D:\\Repository\\MyTest\\test.cpp";
// linux path
std::string pathLinux = "/home/user/Desktop/dev/main.cpp";

多数函数或 API 方法在两种系统下均支持使用 / 作为分隔符。

示例

// 标准库
std::filesystem::exists("D:/Repository/MyTest/test.cpp");
// Qt API
QFile file("D:/Program Files/Typora/config.ini");
if (!file.open(QIODevice::Text | QIODevice::ReadOnly))
{
   
    qDebug() << "open failed";
    return false;
}

3.2 - 文件系统

包含头文件时，文件名称需使用正确的字母大小写

Windows 平台，文件系统不区分文件名的大小写，以及其目录、控制台和 PowerShell 的命令均不区分大小写。举例，在 Windows 电脑上无法在同一个路径下创建名称分别为 a 和 A 的两个文件或目录。

然而 Linux 下严格区分文件名称的大小写，在同一个目录下，允许字母相同但大小写不同的两个文件存在。

Windows 平台使用错误的大小写依然可以正确访问头文件。

错误举例

// qt 头文件
#include <qlist>
#include <qmap>
// 自定义头文件
#include "predefinedmacros.h"

需更正其大小写

// qt
#include <QList>
#include <QMap>
// 自定义头文件
#include "predefinedMacros.h"

如不清楚 Qt 中文件名的具体大小写，则可使用 Qt 的助手 (Assistant)。索引查找类名，找到后主显示区 Header 处有正确的头文件大小写。

3.3 - 开发环境

3.3.1 - 专属头文件

引入函数或类时，引入对应的头文件

此小节包含两项主要内容，

• Visual Studio 创建工程时自带的头文件需补充
• Windows / Linux 平台专属的头文件

创建 VS 解决方案时，默认会包含 VC 相关的一些运行库和头文件，如 cmath， string.h，memory.h 等，Linux 下编译时会因为找不到对应的头文件报错。

即使用 sqrt 等数学公式时包含 \ ，使用 memcpy 时，需要手动包含一下 \\，使用了智能指针 shared_ptr 等时，需要手动包含一下 \。

#include <cmath>
#include <cstring>
#include <memory>

另外，平台专属的头文件需要使用宏隔离开，示例

#if defined(_WIN32) || defined(_MSC_VER) || defined(_WIN64)
#include <Windows.h>
#elif defined(__linux__) || defined(__GNUC__)
#include <unistd.h>
#endif

3.3.2 - 专属函数

一些 VC 特殊功能的函数，可使用宏定义
示例

#if _MSC_VER > 1400
#define fgetc _fgetc_nolock
#endif

为了字符串操作安全， VC 提供了一套_s 后缀的接口，为 VC 专属函数，_s 表示 safe (安全)，如 sprintf_s 等。可使用如下方式
示例：

#if defined(_MSC_VER) || defined(_WIN32) || defined(_WIN64)
#define SPRINTF sprintf_s
#else
#define SPRINTF sprintf
#endif
// e.g.
SPRINTF(buf, "some string to output %s\n", str.data());

_MSC_VER 是微软内部的一个版本，Visual Studio 2019 中 _MSC_VER 的定义是 1920。 下表为 Visual Studio 版本、 VC 版本 与 _MSC_VER 的对应

IV - 编译器语法检查

Windows 平台上 MSCV 编译器忽略或者自动纠正的语法错误。

4.1 - 模板使用

使用模板时，需显示声明模板具体类型

错误示例

QList a = temp.split(_SPLIT_CHAR_);
vec.push_back(std::make_pair("key", value));

需更正为

 QList<QString> a = temp.split(_SPLIT_CHAR_);
 vec.push_back(std::make_pair<QString, double>("key", value));

4.2 - 宏扩展

不使用冗余的宏扩展

宏扩展 ## 用于合成一个标识符，

错误举例

#define BIND_CALLBACK(a,b,c) m_callbackFuncs[a] = std::bind(&##b, c, std::place_holders::_1);
BIND_CALLBACK("customize_callback_1", CallBack::CustomizeCallBack1, this);

Linux 下报错为 毗邻 '##' 无法构建一个有效的标识符。
& 符号，CallBack:: 和后边的函数 b ，为三个标识符，& 为操作符，CallBack:: 为命名空间限定符，所以需要去掉链接符号 ##

#define BIND_CALLBACK(a,b,c) m_callbackFuncs[a] = std::bind(&b, c, std::place_holders::_1);

4.3 - 命名空间限定符

不在类声明中和非静态函数调用处 使用多余的命名空间限定符

1 - 类声明中冗余的命名空间限定符，MSVC 编译器会忽略。

错误示例

class CustomizedClass
{
   
public:
//...

QString CutomizedClass::Test(const QString & input);
}

类声明中需要去掉 CustomizedClass::

2 - 调用非静态函数是的命名空间限定符

错误示例

return QJsonDocument::QJsonDocument(jsonobj).toJson(QJsonDocument::Compact);

此处需要构造出 QJsonDocument 对象，此函数非静态函数，需要去掉多余的 QJsonDocument::。

4.4 - 右值使用

函数调用传参时，不在调用处创建局部变量并使用其地址

函数调用处传入实参处，构造局部对象并取地址，Linux 下会报错，错误为 taking address of rvalue。

错误示例

Func("string", &DataStruct("key1","value1"));

需更改为

DataStruct dt("key1", "value1");
Func("string", &dt);

4.5 - 常量类型指针

使用常量限定类型到非常量限定类型指针传递时，需转换

const 限定类型地址赋值到非 const 限定类型指针。
错误示例

char * ptr = str.data();

发生 const char * 到 char * 的强制转换。需要添加类型转换或者更改类型。

// 1 - 更改目标类型
const char * ptr = str.data();
// 2 - 强转
char * ptr = (char*) str.data();
// 3 - 操作符
char * ptr = const_cast<char*>(str.data());

建议使用第一种
由于布尔类型可与指针发生隐式转换，尽量使用常指针，即使用关键字 const 修饰。

DataStruct(char * str); // 1
DataStruct(bool bval); // 2

DataStruct ds("string"); // 匹配 2

避免在在多个函数重载时会出现匹配错误。

4.6 - 宏函数参数

宏函数使用时，参数个数需要与定义保持一致。