嵌入式与Linux那些事

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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 = bb = 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)({})。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:

image.png

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:

image.png

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:

image.png

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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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:

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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:

image.png

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)({})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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