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C 語言函數宏封裝妙招

來源：責編：時間：2023-11-13 09:07:52 322觀看

導讀1. 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 =

1. 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。

2. {} 方式

INT_SWAP 宏使用 {} 封裝后形態如下：

#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 = 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); 最后的 ; 已經把 if 的作用域終結了，后續的 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別扭的；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于任何語法。

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。

3. do{...}while(0) 方式

INT_SWAP 宏使用 do{...}while(0) 封裝后形態如下：

#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 ;。

由于 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); 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。

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); 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。那支持返回值是什么意思呢？

答案是 C 語言規定 ({}) 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。

5. 總結

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

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