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(zhì)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???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???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??{?????\
??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)。

作者：星軌
來源：https://blog.csdn.net/qq_35692077/article/details/102994959

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