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C语言中函数宏封装的方式有哪些

时间:2024-7-30 09:27     作者:韩俊     分类: Java


本篇内容介绍了“C语言中函数宏封装的方式有哪些”的有关知识,在实际案例的操作过程中,不少人都会遇到这样的困境,接下来就让小编带领大家学习一下如何处理这些情况吧!希望大家仔细阅读,能够学有所成!

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:

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

但上述的宏具有一个明显的缺点:当遇到 if、while 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:

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

此时,直接调用与在无花括号的控制语句(如 if、while)中调用均能正常运行,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
", 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
", var_a, var_b);   // var_a = 1, var_b = 2
}

但当无花括号的 if 语句存在其他分支(else if、else 等)如:

if (1)
   INT_SWAP(var_a, var_b);
else
    printf("hello world!
");

会发现编译出错:

...
/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

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:

/* port.1 */
if (1)
   INT_SWAP(var_a, var_b)
else
{
    printf("hello world!
");
}

/* port.2 */
if (1)
{
   INT_SWAP(var_a, var_b);
}
else
{
    printf("hello world!
");
}

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:

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

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:

#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); 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:

#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!
");    
    printf("var_a = %d, var_b = %d
", var_a, var_b);    // var_a = 2, var_b = 1

    return 0;
}

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:

if (1)
   INT_SWAP(var_a, var_b)
else
{
    printf("hello world!
");    
}

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:

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

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:

#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!
");
    printf("var_a = %d, var_b = %d
", var_a, var_b);    // var_a = 2, var_b = 1

    return 0;
}

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:

int main()
{
    int a = ({
        10;
        1000;
    });
    printf("a = %d
", a);      // a = 1000
}

因此,({}) 可以为函数宏提供返回值。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 !!
");                    // swap success !!
    else
        printf("swap fail !!
");    
    printf("var_a = %d, var_b = %d
", var_a, var_b);    // var_a = 2, var_b = 1

    return 0;
}

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。

标签: java

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