C語言基礎知識：幾種特殊的函數宏封裝方式

函數宏介紹

函數宏，即包含多條語句的宏定義，其通常為某一被頻繁調用的功能的語句封裝，且不想通過函數方式封裝來降低額外的彈棧壓棧開銷。

函數宏本質上為宏，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用宏時，實際作用範圍在宏的第一個分號後便結束。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，比較各自的優劣點。

{} 方式

INT_SWAP 宏使用 {} 封裝後形態如下：

#define INT_SWAP(a,b)\{ \int tmp = a; \a = b; \b = tmp; \}

此時，直接調用與在無花括號的控制語句（如 if、while）中調用均能正常運行，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 = 1if (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);elseprintf("hello world!\n");

會發現編譯出錯：

.../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); 最後的 ; 已經把 if 的作用域終結了，後續的 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 ; 的調用方式無論從程序閱讀還是使用方法方面都是十分彆扭的；而規定必須使用帶花括號的 if 的調用方式有違常理的，因為宏函數應該適用於任何語法。

優缺點總結：

• 優點：簡單粗暴。
• 缺點：不能在無花括號且有分支的 if 語句中直接調用；能夠不帶 ; 直接調用。

do{...}while(0) 方式

INT_SWAP 宏使用 do{...}while(0) 封裝後形態如下：

#define INT_SWAP(a,b) \do{ \int tmp = a; \a = b; \b = tmp; \}while(0)

do{...}while(0) 表示只執行一遍 {} 內的語句，表象來說與 {} 的功能是一致的。不同的是，do{...}while(0) 可以提前退出函數宏、整合為一條語句與強制調用時必須使用 ;。

由於 do{...}while(0) 實際為 while 循環，因此可以使用關鍵字 break 提前結束循環。利用該特性，可以為函數宏添加參數檢測。例如：

#define INT_SWAP(a,b) \do{ \if (a < 0 || b < 0) \break; \int tmp = a; \a = b; \b = tmp; \}while(0)

由於 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) 方式的函數宏可以在無花括號且有分支的 if 語句中直接調用。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);elseprintf("hello world!\n"); printf("var_a = %d, var_b = %d\n", var_a, var_b); // var_a = 2, var_b = 1return 0;}

C 語言規定，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：

if (1)INT_SWAP(var_a, var_b)else{printf("hello world!\n"); }

優缺點總結：

• 優點：支持在無花括號且有分支的 if 語句中直接調用；支持提前退出函數宏；強制調用時必須使用 ;。
• 缺點：無返回值，不能作為表達式的右值使用。

({}) 方式

({}) 為 GNU C 擴展的語法，非 C 語言的原生語法。

INT_SWAP 宏使用 ({}) 封裝後形態如下：

#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);elseprintf("hello world!\n");printf("var_a = %d, var_b = %d\n", var_a, var_b); // var_a = 2, var_b = 1return 0;}

與 do{...}while(0) 不同的是，({}) 不能提前退出函數宏與支持返回值。({}) 畢竟不是 while 循環，不能直接使用 break退出函數宏是比較容易理解。那支持返回值是什麼意思呢？

答案是 C 語言規定 ({}) 中的最後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 !!elseprintf("swap fail !!\n"); printf("var_a = %d, var_b = %d\n", var_a, var_b); // var_a = 2, var_b = 1return 0;}

可見，此時的 INT_SWAP 宏已與函數十分接近。

優缺點總結：

• 優點：支持在無花括號且有分支的 if 語句中直接調用；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宏；非 C 的原生語法，編譯器可能不支持。

總結

綜上，在 {}、do{...}while(0) 和 ({}) 這三種函數宏的封裝方式之中，應儘可能不使用 {}，考慮兼容性一般選擇使用 do{...}while(0)，當需要函數宏返回時可以考慮使用 ({}) 或直接定義函數。

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

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