1. 函數(shù)宏介紹

函數(shù)宏，秀操即包含多條語句的作函宏定義，其通常為某一被頻繁調(diào)用的數(shù)宏功能的語句封裝，且不想通過函數(shù)方式封裝來降低額外的封裝方式彈棧壓棧開銷。

函數(shù)宏本質(zhì)上為宏，秀操可以直接進(jìn)行定義，作函例如：

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

但上述的數(shù)宏宏具有一個(gè)明顯的缺點(diǎn)：當(dāng)遇到?if、while?等語句且不使用花括號(hào)僅調(diào)用宏時(shí)，封裝方式實(shí)際作用范圍在宏的秀操第一個(gè)分號(hào)后便結(jié)束。即?a = b?和?b = tmp?均不受控制語句所作用。作函

因此，數(shù)宏在工程中，一般使用三種方式來對(duì)函數(shù)宏進(jìn)行封裝，分別為?{ }、do{ ...}while(0)?和?({ })。下文將一一對(duì)三種方式進(jìn)行分析，比較各自的優(yōu)劣點(diǎn)。

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(shí)，直接調(diào)用與在無花括號(hào)的控制語句（如?if、while）中調(diào)用均能正常運(yùn)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(hào)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(huì)發(fā)現(xiàn)編譯出錯(cuò)：

...
/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?yàn)?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(hào)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(hào)的?if?的調(diào)用方式有違常理的，因?yàn)楹旰瘮?shù)應(yīng)該適用于任何語法。

優(yōu)缺點(diǎn)總結(jié)：

• 優(yōu)點(diǎn)：簡單粗暴。
• 缺點(diǎn)：不能在無花括號(hào)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(qiáng)制調(diào)用時(shí)必須使用?;。

由于?do{ ...}while(0)?實(shí)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???break;???\
????int?tmp?=?a;?????\
????a?=?b;???????????\
????b?=?tmp;?????????\
}while(0)

由于?do{ ...}while(0);?實(shí)際為一種語法，編譯器會(huì)把?do{ ...}while(0);?認(rèn)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(hào)且有分支的?if?語句中直接調(diào)用。例如：

#define?INT_SWAP(a,b)??\
do{ ?????????????????\
?if?(a???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(diǎn)總結(jié)：

• 優(yōu)點(diǎn)：支持在無花括號(hào)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(qiáng)制調(diào)用時(shí)必須使用? ;。
• 缺點(diǎn)：無返回值，不能作為表達(dá)式的右值使用。

4.?({ })?方式

({ })?為 GNU C 擴(kuò)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(hào)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(hào)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??{ ?????\
??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(shí)的?INT_SWAP?宏已與函數(shù)十分接近。

優(yōu)缺點(diǎn)總結(jié)：

• 優(yōu)點(diǎn)：支持在無花括號(hào)且有分支的? if?語句中直接調(diào)用；有返回值，支持作為表達(dá)式的右值。
• 缺點(diǎn)：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(shí)可以考慮使用?({ })?或直接定義函數(shù)。