C/C++跨平台SDK开发的注意事项

news/2025/3/1 22:40:59/文章来源:https://www.cnblogs.com/luoweifu/p/18745554
  • 1. C/C++跨平台开发时有哪些值得注意的事项？
    • 1.1. 你知道如何选择C++标准的版本吗？
      • 1.1.1. C++版本说明
      • 1.1.2. 如何选择版本
      • 1.1.3. 最佳实践
    • 1.2. 源代码要如何保存，跨平台和跨IDE时才不会出现中文乱码？
      • 1.2.1. 中文乱码问题与原因分析
      • 1.2.2. 解决策略
    • 1.3. 如何优雅的隔离平台的差异？
      • 1.3.1. 用宏定义隔离平台的差异
      • 1.3.2. 最佳实践
    • 1.4. 接口的参数和返回值可以是任意数据类型吗？
      • 1.4.1. 平台差异
      • 1.4.2. 解决策略
    • 1.5. 如何优雅的实现跨平台的文件系统操作？
      • 1.5.1. 平台的差异
      • 1.5.2. 解决的策略
      • 1.5.3. 路径操作和文件系统的操作
  • 2. 待讨论的命题

开发跨平台SDK如同在多个操作系统的夹缝中走钢丝：你需要同时讨好Linux的严谨、Windows的霸道、macOS的优雅，甚至嵌入式系统的固执。以下是历经实战后的经验沉淀，以及几个值得深思的命题。

1. C/C++跨平台开发时有哪些值得注意的事项？

1.1. 你知道如何选择C++标准的版本吗？

1.1.1. C++版本说明

对于C++跨平台开发来说，选择一个合适的C++版本是最为重要的一件事情。C++跨平台开发最重要的难点之一是解决平台的差异性。C++不同的版本支持的特性不同，版本越新支持的特性越多，很多平台的差异可能在新的标准版本里C++语言层面就帮我们解决了。比如：C++11的chrono模块提供了跨平台的时间处理相关的工具，C++17的filesystem模块提供了跨平台的文件系统相关操作。

1.1.2. 如何选择版本

问题： 在实际项目开发中，C++版本的选择是越高越好吗？

解答： 答案肯定是否定的，要视情况而定。

  • 基于编译器的考虑： 通常我们所说的C++版本，是指C++标准委员会推出的C++大版本，如C++11/C++14/C++17/C++20/C++23等。而这些版本是要由C++编译器来支持的，C++编译器本身也是一个软件，是软件就可能有Bug。C++编译器对这些C++版本的支持也是在持续迭代优化的。越新的C++版本因为支持的时间越短，因此存在Bug的可能性越大；而越老的版本因为编译器支持的时间更长，所以越稳定。
  • 基于应用场景的考虑： 如果是应用层的项目，可以选择最新的C++版本。如果是SDK，SDK本身可能要支持更多的C++版本，建议选择低版本的C++。

1.1.3. 最佳实践

  • 如果是开发新的应用层项目，建议选择较新的稳定版本的C++；结合实际情况，建议选择最新版本的前一到两个大版本，如现在(2025年02月)的最新版本是C++23,建议选择C++17或C++20。
  • 如果是开发底层的SDK项目，SDK本身就希望能支持更多的C++版本，建议选择低版本的C++（如C++11），以覆盖尽可能多的用户。
  • 如果是复杂的老项目：建议维持原有版本，非必要不做升级。

1.2. 源代码要如何保存，跨平台和跨IDE时才不会出现中文乱码？

1.2.1. 中文乱码问题与原因分析

C/C++跨平台开发时，通常需要在多个平台下开发、编译和调试，不同的平台可能会用不同的开发工具。如：

  • Windows: Visual Studio XXXX (XXX表示版本系列，如：2017、2019、2022)
  • Linux: Vim/VSCode + GCC编译器
  • macOS: Xcode

中文乱码的现象和原因：

不同平台编辑和查看代码时，你可能经常会遇到的一个问题是中文乱码(代码注释或常量字符串的中文乱码)。如：Windows下显示正常，Linux(macOS)下显示为乱码；或Linux(macOS)下显示正常，Windows下显示为乱码。

而乱码的本质是文件编码方式不一致：

  • Vim、VSCode、XCode保存的文件，默认编码是UTF-8(无BOM标记)。
  • Visual Studio XXXX系列保存的文件，Visual Studio 2022默认是UTF-8 BOM(带BOM标记)，2022之前的版本是操作系统的本地编码，中文环境下默认是GBK。

解决思路和方法：

所以，解决问题的思路就是：所有源码文件都统一使用相同的编码格式保存。所有的编辑器、编译器、IDE都要统一编码格式，如统一使用UTF-8编码。

1.2.2. 解决策略

所有源码文件都以UTF-8 BOM的格式保存，任意平台的任意IDE都采用相同的格式保存。

因为到目前为止(2025年02月)，各个平台和IDE对UTF-8 BOM格式的支持都很好。

1.3. 如何优雅的隔离平台的差异？

1.3.1. 用宏定义隔离平台的差异

C++跨平台开发，最重要的一件事情就是：抹平平台的差异。不同平台的系统调用接口、文件系统的目录结构等都有所差异，为了实现不同平台的无缝对接，需要对这些差异进行隔离，最常用的方法就是通过预定义宏来实现。

通常有两种方式来实现平台差异的隔离：

  • 操作系统预定义宏，如_WIN32、__linux__。
  • 编译器预定义宏，如：_MSC_VER、__clang__。

操作系统预定义宏的通用性比编译器预定义宏更好，通常会采用此种方式。除非我们确实需要使用某个指定编译器的特性时，才使用编译器预定义宏。

1.3.2. 最佳实践

代码实现：

用宏定义隔离平台的差异，实现代码通常会写成如下这样：

#if defined(_WIN32)std::cout << "Windows ";
#elif defined(__APPLE__)std::cout << "Apple " << std::endl;
#elif defined(__ANDROID__)std::cout << "Android" << std::endl;
#elif defined(__linux__)std::cout << "Linux" << std::endl;
#elif defined(__unix__)std::cout << "Unix" << std::endl;
#elsestd::cout << "Unknown platform" << std::endl;
#endif

代码优化：

但这种包含很多宏定义的代码可读性是非常差的，特别是宏定义之间的逻辑代码如果也包含很多if...else...判断时，要看懂代码的逻辑分支是非常痛苦的。

解决策略是：

将这种平台差异的逻辑代码通过源码文件隔离开来。

案例演示：

比如我们有这样一个需求：

跨平台C++项目中想使用localtime和gmtime这两个函数的功能。但这两个函数是线程不安全的，想要使用这两个函数的线程安全版本，但Windows和Linux(及类Unix系统)平台的函数名和使用方式是不同的。

  • Windows是 localtime_s和gmtime_s。
  • Linux是 localtime_r和gmtime_r。

我们可以定义一个头文件time_util.h，声明两个自定义的函数，对这两个函数进行封装；然后再定义两个源文件time_util_win.cpp和time_util_unix.cpp分别进行Windows和Linux(及类Unix系统)下的实现。

1.4. 接口的参数和返回值可以是任意数据类型吗？

1.4.1. 平台差异

C/C++有多种内置的整数类型，如：short、int、long、long long，它们在不同的平台下，所占用的字节大小和表达的数据范围可能是不一样的。我们在进行跨平台C++ SDK开发时，要避免这个问题，应采用定长的数据类型。

1.4.2. 解决策略

在进行跨平台C/C++ SDK开发时，函数的参数和返回值要使用基本数据类型或指针类型。而基本数据类型要采用<stdint.h>或<cstdint>头文件里的标准整型数据替代内置的数据类型。这些数据类型在不同平台下占用的大小相同。

以下数据类型可以在不同平台下表现一致，对应的大小如下：

数据类型 大小
char 1
bool 1
float 4
double 8
int8_t 1
int16_t 2
int32_t 4
int64_t 8
uint8_t 1
uint16_t 2
uint32_t 4
uint64_t 8

1.5. 如何优雅的实现跨平台的文件系统操作？

1.5.1. 平台的差异

  • Linux的路径分隔符是/，Windows的默认路径分隔符是\，但也支持/。
  • Linux(类Unix)平台，文件系统严格区分文件名的大小写。而Windows平台，文件系统不区分文件名的大小写。

1.5.2. 解决的策略

  • 代码中涉及文件或目录的路径时，统一使用/分隔符。
  • 头文件、路径(文件名和目录名)、控制台命令等均要严格区分大小写。

1.5.3. 路径操作和文件系统的操作

C++17及之后：

  • STL标准库提供了std::filesystem::path类，可以方便的进行路径相关的操作。
  • STL标准库提供了std::filesystem类，可以方便的进行文件相关的操作。

C++17之前：

可以将这些常用的操作自己封装成一系列工具函数，也可以使用开源的第三方库，如boost::filesystem。

这里推荐一个我自己实现的轻量级的跨平台filepath类和fileutil类，由于代码较长，这里不详细列出源码，大家可以前往开源项目查看：https://gitee.com/spencer_luo/common_util/blob/master/src/common_util/filepath.h和https://gitee.com/spencer_luo/common_util/blob/master/src/common_util/fileutil.h。

此项目永久开源，大家放心查阅，我们可以简单看一下它的使用方法。

#include "fileutil.h"
#include <iostream>void test_filepath()
{auto path1 = cutl::path("/home/spencer/workspace/common_util/README.md");std::cout << path1.str() << (path1.exists() ? "存在" : "不存在") << ", 是一个"<< (path1.isfile() ? "文件" : "文件夹") << std::endl;std::cout << "父目录: " << path1.dirname() << std::endl;std::cout << "文件名: " << path1.basename() << std::endl;std::cout << "扩展名: " << path1.extension() << std::endl;auto path2 = cutl::path(path1.dirname()).join("LICENSE");std::cout << "LICENSE文件的路径: " << path2 << std::endl;
}

执行结果如下：

/home/spencer/workspace/common_util/README.md存在, 是一个文件
父目录: /home/spencer/workspace/common_util
文件名: README.md
扩展名: .md
LICENSE文件的路径: /home/spencer/workspace/common_util/LICENSE

2. 待讨论的命题

  1. 除了以上这些，你还遇到过哪些跨平台开发中的坑？
  2. 如何平衡抽象层带来的性能损耗与可维护性？
  3. 当某个平台的特殊需求威胁架构设计时，是妥协还是拒绝支持？

请在评论区分享你的血泪史——每个跨平台开发者的伤疤，都是后来者的路标。

SDK开发的更多详细内容：

01. 什么是SDK

02. SDK的设计目标

03. 接口设计与规范

04. 接口注释与接口文档

05. 原理篇：字符集与字符编码(一)

06. 原理篇：字符集与字符编码(二)

07. 原理篇：多字节字符与宽字节字符

08. 原理篇：静态库、动态库与运行库

09. 跨平台：C++标准的版本

10. 跨平台：源码的保存格式与中文乱码问题

11. 跨平台：宏定义隔离平台差异

12. 跨平台：基础数据类型的定义

13. 跨平台：文件系统的操作

14. 跨平台：头文件包含的差异

15. 跨平台：导出接口的定义

16. 跨平台：字节序大端与小端

附录A-计算机术语中成对出现的单词

附录B： 计算机术语中常见的单词缩写

大家好，我是陌尘。

IT从业10年+, 北漂过也深漂过，目前暂定居于杭州，未来不知还会飘向何方。

搞了8年C++，也干过2年前端；用Python写过书，也玩过一点PHP，未来还会折腾更多东西，不死不休。

感谢大家的关注，期待与你一起成长。

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