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C 语言函数宏封装妙招

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      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:

image.png

但上述的宏具有一个明显的缺点:当遇到 ifwhile 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:

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此时,直接调用与在无花括号的控制语句(如 ifwhile)中调用均能正常运行,例如:

image.png

但当无花括号的 if 语句存在其他分支(else ifelse 等)如:

image.png

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:

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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:

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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:

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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:

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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:

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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:

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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:

image.png

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:

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因此,({}) 可以为函数宏提供返回值。例如:

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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。

原文链接:https://mp.weixin.qq.com/s/0L2QYo-LUCQhEPPfQTy-cA

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