函數(shù)宏的三種封裝方式

1. 函數(shù)宏介紹

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

函數(shù)宏本質(zhì)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(dāng)遇到 if、while 等語句且不使用花括號僅調(diào)用宏時，實際作用范圍在宏的第一個分號后便結(jié)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(shù)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(yōu)劣點。

2. {} 方式

INT_SWAP 宏使用 {} 封裝后形態(tài)如下：

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

此時，直接調(diào)用與在無花括號的控制語句（如 if、while）中調(diào)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(dāng)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(fā)現(xiàn)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(jīng)把 if 的作用域終結(jié)了，后續(xù)的 else 當(dāng)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(guī)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(diào)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(guī)定必須使用帶花括號的 if 的調(diào)用方式有違常理的，因為宏函數(shù)應(yīng)該適用于任何語法。

優(yōu)缺點總結(jié)：

優(yōu)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(diào)用；能夠不帶 ; 直接調(diào)用。

3. do{。..}while（0） 方式INT_SWAP 宏使用 do{。..}while（0） 封裝后形態(tài)如下：

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

do{。..}while（0） 表示只執(zhí)行一遍 {} 內(nèi)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(shù)宏、整合為一條語句與強制調(diào)用時必須使用 ;。

由于 do{。..}while（0） 實際為 while 循環(huán)，因此可以使用關(guān)鍵字 break 提前結(jié)束循環(huán)。利用該特性，可以為函數(shù)宏添加參數(shù)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(shù)宏可以在無花括號且有分支的 if 語句中直接調(diào)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(guī)定，do{。..}while（0） 語法必須使用 ; 作為語句結(jié)尾。因此不可能存在以下語句的程序出現(xiàn)：

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

優(yōu)缺點總結(jié)：

優(yōu)點：支持在無花括號且有分支的 if 語句中直接調(diào)用；支持提前退出函數(shù)宏；強制調(diào)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(tài)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(diào)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(shù)宏與支持返回值。（{}） 畢竟不是 while 循環(huán)，不能直接使用 break退出函數(shù)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(guī)定 （{}） 中的最后一條語句的結(jié)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(shù)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(shù)十分接近。

優(yōu)缺點總結(jié)：

優(yōu)點：支持在無花括號且有分支的 if 語句中直接調(diào)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(shù)宏；非 C 的原生語法，編譯器可能不支持。

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

責(zé)任編輯：haq