C语言宏定义中使用do{}while(0);的理由

C语言宏定义中使用do{}while(0)的原因解析
本文探讨了C语言宏定义中使用do{}while(0)结构的原因,包括避免宏定义的副作用、确保宏作为单独语句执行以及解决if语句中的问题。通过这种方式,可以更好地管理和控制宏定义,防止潜在的语法错误和变量冲突。

众所周知,C语言支持宏定义,并且功能强大。举个例子:

#include <stdio.h>

#define swap(a,b)	{int t=a;a=b;b=t;}

int main()
{
	int x = 1, y = 2;
	swap(x, y);
	printf("%d %d\n", x, y);
	return 0;
}
如果不知道swap是如何定义的,你甚至会怀疑这个代码的正确性,或者认为这不是C的代码(为何这么说,请联系C语言函数参数传递方式以及C++中的引用思考)。

有的人很喜欢使用宏定义,以来可以装X(这不是重点),二来宏定义可以稍微提升效率(免去了函数调用的一堆传参、跳转的过程),等等。

不过,宏定义虽然强大,但是有时候却难以驾驭它。

上述宏定义

#define swap(a,b)	{int t=a;a=b;b=t;}
乍一看没什么问题,里面使用了变量t,如果宏定义外面也有变量叫t怎么办?这个不用担心,因为我们使用了花括号,这个t是不会和外界相互影响的。确实很完美。不过,你是否发现这样的问题?

这个代码:

#include <stdio.h>

#define swap(a,b)	{int t=a;a=b;b=t;}

int main()
{
	int x = 1, y = 2,z = 3;

	if (x > y)
		swap(x, y);
	else
		swap(y, z);

	printf("%d %d %d\n", x, y, z);
	return 0;
}
是无法正常编译通过的。什么?很简单,加入编译器将swap这个宏替换为最终的代码,那么,就是这样:

	if (x > y)
	{
		int t = x;
		x = y;
		y = t;
	};
	else
		swap(y, z);
注意花括号后面的那个分号,这使得编译器认为if就这样结束了,而后面的else也就没有与之匹配的if了。

那,怎么办呢?这不是我们想要的结果。如果我们在使用swap宏的时候不在后面加上分号不就行了吗?像这样:

	if (x > y)
		swap(x, y)
	else
		swap(y, z);
注意第一个swap,后面没有加上分号,这样确实编译的错误也就没有了,但是,这也不是一个好主意,毕竟在C语言中突然冒出来一句末尾没有分号的语句会让人感到很奇怪,而且这不利于代码的维护(使用这个宏的人都得注意这个宏存在的问题,就是末尾不要加分号才能保证不出错)。

如此,便有了题目所示的方法,使用do{}while(0)将宏的内容包围起来,一来能够起到和大括号同样的效果(里面的临时变量不会影响调用方的变量,试想你的宏里面有个变量t,你也在调用宏的地方有一个变量t,是否冲突?);二来也可以避免刚才说到的问题,在if里面作为单个语句使用,不给if加花括号的时候会出现问题,无法通过编译(当然,如果你有在if后面加大括号的习惯,这个问题还是可以避免的,不过不能保证其它场合不会出现问题)。不多说,就像代码写的这样:

<pre name="code" class="cpp">#include <stdio.h>

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

int main()
{
	int x = 1, y = 2,z = 3;

	if (x > y)
		swap(x, y);
	else
		swap(y, z);

	printf("%d %d %d\n", x, y, z);
	return 0;
}


在宏的前后分别使用do和while(0)围起来(没有分号),这样,我们直接在if下面使用也不会出现问题了。这样定义宏,它才真正能够被看做一个单独的表达式使用,加上末尾分号才真正等价于一条单独的语句。

在Linux源代码中,这样的宏定义十分常见,就是为了避免上述的一些问题(以及一些其它笔者暂未涉及到的问题)。当然,也不排除有其它的解决方法,也欢迎读者指出。

谢谢。

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