1. 函數(shù)宏介紹
函數(shù)宏,即包含多條語句的宏定義,其通常為某一被頻繁調(diào)用的功能的語句封裝,且不想通過函數(shù)方式封裝來降低額外的彈棧壓棧開銷。
函數(shù)宏本質上為宏,可以直接進行定義,例如:
#define INT_SWAP(a,b) \ int tmp = a; \ a = b; \ b = tmp
但上述的宏具有一個明顯的缺點:當遇到 if、while 等語句且不使用花括號僅調(diào)用宏時,實際作用范圍在宏的第一個分號后便結束。即 a = b 和 b = tmp 均不受控制語句所作用。
因此,在工程中,一般使用三種方式來對函數(shù)宏進行封裝,分別為 {}、do{。..}while(0) 和 ({})。下文將一一對三種方式進行分析,比較各自的優(yōu)劣點。
2. {} 方式
INT_SWAP 宏使用 {} 封裝后形態(tài)如下:
#define INT_SWAP(a,b)\{ \ int tmp = a; \ a = b; \ b = tmp; \}
此時,直接調(diào)用與在無花括號的控制語句(如 if、while)中調(diào)用均能正常運行,例如:
#define INT_SWAP(a,b) \{ \ int tmp = a; \ a = b; \ b = tmp; \}int main(){ int var_a = 1; int var_b = 2; INT_SWAP(var_a, var_b); printf(“var_a = %d, var_b = %d\n”, var_a, var_b); // var_a = 2, var_b = 1 if (1) INT_SWAP(var_a, var_b); printf(“var_a = %d, var_b = %d\n”, var_a, var_b); // var_a = 1, var_b = 2}
但當無花括號的 if 語句存在其他分支(else if、else 等)如:
if (1) INT_SWAP(var_a, var_b);else printf(“hello world!\n”);
會發(fā)現(xiàn)編譯出錯:
。../mnt/hgfs/share/pr_c/src/main.c: In function ‘main’:/mnt/hgfs/share/pr_c/src/main.c:18:2: error: ‘else’ without a previous ‘if’ else
這是因為 INT_SWAP(var_a, var_b); 最后的 ; 已經(jīng)把 if 的作用域終結了,后續(xù)的 else 當然沒有找到與之匹配的 if 了。
因此,解決方法有兩種,分別為不使用 ;(port.1)或規(guī)定必須使用帶花括號的 if(port.2),例如:
/* port.1 */if (1) INT_SWAP(var_a, var_b)else{ printf(“hello world!\n”);}/* port.2 */if (1){ INT_SWAP(var_a, var_b);}else{ printf(“hello world!\n”);}
可見,不使用 ; 的調(diào)用方式無論從程序閱讀還是使用方法方面都是十分別扭的;而規(guī)定必須使用帶花括號的 if 的調(diào)用方式有違常理的,因為宏函數(shù)應該適用于任何語法。
優(yōu)缺點總結:
優(yōu)點:簡單粗暴。
缺點:不能在無花括號且有分支的 if 語句中直接調(diào)用;能夠不帶 ; 直接調(diào)用。
3. do{。..}while(0) 方式INT_SWAP 宏使用 do{。..}while(0) 封裝后形態(tài)如下:
#define INT_SWAP(a,b) \do{ \ int tmp = a; \ a = b; \ b = tmp; \}while(0)
do{。..}while(0) 表示只執(zhí)行一遍 {} 內(nèi)的語句,表象來說與 {} 的功能是一致的。不同的是,do{。..}while(0) 可以提前退出函數(shù)宏、整合為一條語句與強制調(diào)用時必須使用 ;。
由于 do{。..}while(0) 實際為 while 循環(huán),因此可以使用關鍵字 break 提前結束循環(huán)。利用該特性,可以為函數(shù)宏添加參數(shù)檢測。例如:
#define INT_SWAP(a,b) \do{ \ if (a 《 0 || b 《 0) \ break; \ int tmp = a; \ a = b; \ b = tmp; \}while(0)
由于 do{。..}while(0); 實際為一種語法,編譯器會把 do{。..}while(0); 認為為一條語句。
因此,do{。..}while(0) 方式的函數(shù)宏可以在無花括號且有分支的 if 語句中直接調(diào)用。例如:
#define INT_SWAP(a,b) \do{ \ if (a 《 0 || b 《 0) \ break; \ int tmp = a; \ a = b; \ b = tmp; \}while(0)int main(){ int var_a = 1; int var_b = 2; if (1) INT_SWAP(var_a, var_b); else printf(“hello world!\n”); printf(“var_a = %d, var_b = %d\n”, var_a, var_b); // var_a = 2, var_b = 1 return 0;}
C 語言規(guī)定,do{。..}while(0) 語法必須使用 ; 作為語句結尾。因此不可能存在以下語句的程序出現(xiàn):
if (1) INT_SWAP(var_a, var_b)else{ printf(“hello world!\n”); }
優(yōu)缺點總結:
優(yōu)點:支持在無花括號且有分支的 if 語句中直接調(diào)用;支持提前退出函數(shù)宏;強制調(diào)用時必須使用 ;。
缺點:無返回值,不能作為表達式的右值使用。
4. ({}) 方式({}) 為 GNU C 擴展的語法,非 C 語言的原生語法。
INT_SWAP 宏使用 ({}) 封裝后形態(tài)如下:
#define INT_SWAP(a,b) \({ \ int tmp = a; \ a = b; \ b = tmp; \})
與 do{。..}while(0) 相同,({}) 支持在無花括號且有分支的 if 語句中直接調(diào)用。例如:
#define INT_SWAP(a,b) \({ \ int tmp = a; \ a = b; \ b = tmp; \})int main(){ int var_a = 1; int var_b = 2; if (1) INT_SWAP(var_a, var_b); else printf(“hello world!\n”); printf(“var_a = %d, var_b = %d\n”, var_a, var_b); // var_a = 2, var_b = 1 return 0;}
與 do{。..}while(0) 不同的是,({}) 不能提前退出函數(shù)宏與支持返回值。({}) 畢竟不是 while 循環(huán),不能直接使用 break退出函數(shù)宏是比較容易理解。那支持返回值是什么意思呢?
答案是 C 語言規(guī)定 ({}) 中的最后一條語句的結果為該雙括號體的返回值。例如:
int main(){ int a = ({ 10; 1000; }); printf(“a = %d\n”, a); // a = 1000}
因此,({}) 可以為函數(shù)宏提供返回值。例如:
#define INT_SWAP(a,b) \({ \ int ret = 0; \ if (a 《 0 || b 《 0) \ { \ ret = -1; \ } \ else \ { \ int tmp = a; \ a = b; \ b = tmp; \ } \ ret; \})int main(){ int var_a = 1; int var_b = 2; if (INT_SWAP(var_a, var_b) != -1) printf(“swap success !!\n”); // swap success !! else printf(“swap fail !!\n”); printf(“var_a = %d, var_b = %d\n”, var_a, var_b); // var_a = 2, var_b = 1 return 0;}
可見,此時的 INT_SWAP 宏已與函數(shù)十分接近。
優(yōu)缺點總結:
優(yōu)點:支持在無花括號且有分支的 if 語句中直接調(diào)用;有返回值,支持作為表達式的右值。
缺點:不支持提前退出函數(shù)宏;非 C 的原生語法,編譯器可能不支持。
5. 總結綜上,在 {}、do{。..}while(0) 和 ({}) 這三種函數(shù)宏的封裝方式之中,應盡可能不使用 {},考慮兼容性一般選擇使用 do{。..}while(0),當需要函數(shù)宏返回時可以考慮使用 ({}) 或直接定義函數(shù)。
責任編輯:haq
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