Servem para um monte de coisas, cada uma serve para algo diferente. Servem para mudar o comportamento do compilador em determinado trecho.
Deve usar sempre que tiver necessidade de mudar a compilação. Quase nunca existe em códigos normais. De fato elas devem ser evitadas até que não tenha solução melhor. E C# tem poucas.
Na verdade tem a diretiva #region
que não muda a compilação e ajuda a organização no IDE, e muitos consideram isso um erro da linguagem.
Passar todas é uma pergunta muito ampla. Tem algumas perguntas sobre o assunto:
O #if
determina se o código dentro dele será compilado ou ignorado. Isto é decidido se uma variável de compilação, que nada tem a ver com as variáveis do código, existe. Em geral essas variáveis são definidas como argumento no compilador.
Em C# é raro precisar criar uma variável com #define
, em alguns casos outro pedaço pode gerar condicionalmente. Isso era muito usado em C porque a linguagem não era poderosa e precisava quase de outra linguagem para para ajudar criar o que era desejado. Mesmo hoje C precisa menos disso, e C++ pode eliminar quase por completo.
No exemplo mostrado o código será compilado porque a variável foi criada logo acima, o que nem faz sentido em código real.
Então aí é para compilar trechos condicionalmente. Na verdade tem outras formas de resolver o mesmo para depurar código que não precisa da diretiva.