1、函数宏介绍
函数宏,即包含多条语句的宏定义,其通常为某一被频繁调用的功能的语句封装,且不想通过函数方式封装来降低额外的弹栈压栈开销。 函数宏本质上为宏,可以直接进行定义,例如:
#defineINT_SWAP(a,b) inttmp=a; a=b; b=tmp但上述的宏具有一个明显的缺点:当遇到if、while等语句且不使用花括号仅调用宏时,实际作用范围在宏的第一个分号后便结束。即a = b和b = tmp均不受控制语句所作用。 因此,在工程中,一般使用三种方式来对函数宏进行封装,分别为{}、do{...}while(0)和({})。下文将一一对三种方式进行分析,比较各自的优劣点。
2、{} 方式
INT_SWAP 宏使用 {} 封装后形态如下:
#defineINT_SWAP(a,b) { inttmp=a; a=b; b=tmp; }
此时,直接调用与在无花括号的控制语句(如if、while)中调用均能正常运行,例如:
#defineINT_SWAP(a,b) { inttmp=a; a=b; b=tmp; } intmain() { intvar_a=1; intvar_b=2; INT_SWAP(var_a,var_b); printf("var_a=%d,var_b=%d ",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 ",var_a,var_b);//var_a=1,var_b=2 }
但当无花括号的if语句存在其他分支(else if、else等)如:
if(1) INT_SWAP(var_a,var_b); else printf("helloworld! ");
会发现编译出错:
... /mnt/hgfs/share/pr_c/src/main.c:Infunction‘main’: /mnt/hgfs/share/pr_c/src/main.c2:error:‘else’withoutaprevious‘if’ else这是因为INT_SWAP(var_a, var_b);最后的;已经把if的作用域终结了,后续的else当然没有找到与之匹配的if了。 因此,解决方法有两种,分别为不使用;(port.1)或规定必须使用带花括号的if(port.2),例如:
/*port.1*/ if(1) INT_SWAP(var_a,var_b) else { printf("helloworld! "); } /*port.2*/ if(1) { INT_SWAP(var_a,var_b); } else { printf("helloworld! "); }
可见,不使用;的调用方式无论从程序阅读还是使用方法方面都是十分别扭的;而规定必须使用带花括号的if的调用方式有违常理的,因为宏函数应该适用于任何语法。
优缺点总结:
优点:简单粗暴。
缺点:不能在无花括号且有分支的if语句中直接调用;能够不带;直接调用。
3、do{…}while(0) 方式
INT_SWAP 宏使用 do{...}while(0) 封装后形态如下:
#defineINT_SWAP(a,b) do{ inttmp=a; a=b; b=tmp; }while(0)
do{...}while(0)表示只执行一遍{}内的语句,表象来说与{}的功能是一致的。不同的是,do{...}while(0)可以提前退出函数宏、整合为一条语句与强制调用时必须使用;。
由于do{...}while(0)实际为 while 循环,因此可以使用关键字break提前结束循环。利用该特性,可以为函数宏添加参数检测。例如:
#defineINT_SWAP(a,b) do{ if(a< 0 || b < 0) break; int tmp = a; a = b; b = tmp; }while(0)
由于do{...}while(0);实际为一种语法,编译器会把do{...}while(0);认为为一条语句。
因此,do{...}while(0)方式的函数宏可以在无花括号且有分支的if语句中直接调用。例如:
#defineINT_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! "); printf("var_a = %d, var_b = %d ", var_a, var_b); // var_a = 2, var_b = 1 return 0; }
C 语言规定,do{...}while(0)语法必须使用;作为语句结尾。因此不可能存在以下语句的程序出现:
if(1) INT_SWAP(var_a,var_b) else { printf("helloworld! "); }
优缺点总结:
优点:支持在无花括号且有分支的if语句中直接调用;支持提前退出函数宏;强制调用时必须使用;。
缺点:无返回值,不能作为表达式的右值使用。
4、 ({}) 方式
({}) 为 GNU C 扩展的语法,非 C 语言的原生语法。
INT_SWAP宏使用({})封装后形态如下:
#defineINT_SWAP(a,b) ({ inttmp=a; a=b; b=tmp; })
与do{...}while(0)相同,({})支持在无花括号且有分支的if语句中直接调用。例如:
#defineINT_SWAP(a,b) ({ inttmp=a; a=b; b=tmp; }) intmain() { intvar_a=1; intvar_b=2; if(1) INT_SWAP(var_a,var_b); else printf("helloworld! "); printf("var_a=%d,var_b=%d ",var_a,var_b);//var_a=2,var_b=1 return0; }
与do{...}while(0)不同的是,({})不能提前退出函数宏与支持返回值。({})毕竟不是 while 循环,不能直接使用break退出函数宏是比较容易理解。那支持返回值是什么意思呢?
答案是 C 语言规定({})中的最后一条语句的结果为该双括号体的返回值。例如:
intmain() { inta=({ 10; 1000; }); printf("a=%d ",a);//a=1000 }
因此,({})可以为函数宏提供返回值。例如:
#defineINT_SWAP(a,b) ({ intret=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 !! "); // swap success !! else printf("swap fail !! "); printf("var_a = %d, var_b = %d ", var_a, var_b); // var_a = 2, var_b = 1 return 0; }
可见,此时的INT_SWAP宏已与函数十分接近。
优缺点总结:
优点:支持在无花括号且有分支的if语句中直接调用;有返回值,支持作为表达式的右值。
缺点:不支持提前退出函数宏;非 C 的原生语法,编译器可能不支持。
5、 总结
综上,在 {}、do{...}while(0) 和 ({}) 这三种函数宏的封装方式之中,应尽可能不使用 {},考虑兼容性一般选择使用 do{...}while(0),当需要函数宏返回时可以考虑使用 ({}) 或直接定义函数。
审核编辑:刘清
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原文标题:干货分享 | 几种特殊的函数宏封装方式,你会吗?
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