Linux内核中do{...}while(0)意义

原文网址:http://www.spongeliu.com/415.html

linux内核和其他一些开源的代码中,经常会遇到这样的代码:

do{
 ...
}while(0)

这样的代码一看就不是一个循环,do..while表面上在这里一点意义都没有,那么为什么要这么用呢?

实际上,do{...}while(0)的作用远大于美化你的代码。查了些资料,总结起来这样写主要有以下几点好处:

1、辅助定义复杂的宏,避免引用的时候出错:

举例来说,假设你需要定义这样一个宏:

#define DOSOMETHING()\
               foo1();\
               foo2();

这个宏的本意是,当调用DOSOMETHING()时,函数foo1()和foo2()都会被调用。但是如果你在调用的时候这么写:

if(a>0)
    DOSOMETHING();

因为宏在预处理的时候会直接被展开,你实际上写的代码是这个样子的:

if(a>0)
    foo1();
foo2();

这就出现了问题,因为无论a是否大于0,foo2()都会被执行,导致程序出错。

那么仅仅使用{}将foo1()和foo2()包起来行么?

我们在写代码的时候都习惯在语句右面加上分号,如果在宏中使用{},代码里就相当于这样写了:“{...};”,展开后就是这个样子:

if(a>0)
{
    foo1();
    foo2();
};

这样甚至不会编译通过。所以,很多人才采用了do{...}while(0);

#define DOSOMETHING() \
        do{ \
          foo1();\
          foo2();\
        }while(0)\
    
...
 
if(a>0)
    DOSOMETHING();
 
...

这样,宏被展开后,才会保留初始的语义。GCC提供了Statement-Expressions用以替代do{...}while(0); 所以你也可以这样定义宏:

#define DOSOMETHING() ({\
        foo1(); \
        foo2(); \
})


2、避免使用goto对程序流进行统一的控制:

有些函数中,在函数return之前我们经常会进行一些收尾的工作,比如free掉一块函数开始malloc的内存,goto一直都是一个比较简便的方法:

int foo()
{
    somestruct* ptr = malloc(...);
 
    dosomething...;
    if(error)
    {
        goto END;
    }
 
    dosomething...;
    if(error)
    {
        goto END;
    }
    dosomething...;
 
END:
    free(ptr);
    return 0;
 
}

由于goto不符合软件工程的结构化,而且有可能使得代码难懂,所以很多人都不倡导使用,那这个时候就可以用do{}while(0)来进行统一的管理:

int foo()
{
    somestruct* ptr = malloc(...);
 
    do{
        dosomething...;
        if(error)
        {
            break;
        }
 
        dosomething...;
        if(error)
        {
            break;
        }
        dosomething...;
    }while(0);
 
    free(ptr);
    return 0;
}

这里将函数主体使用do()while(0)包含起来,使用break来代替goto,后续的处理工作在while之后,就能够达到同样的效果。

3、避免空宏引起的warning

内核中由于不同架构的限制,很多时候会用到空宏,在编译的时候,空宏会给出warning,为了避免这样的warning,就可以使用do{}while(0)来定义空宏:

#define EMPTYMICRO do{}while(0)

4、定义一个单独的函数块来实现复杂的操作:

当你的功能很复杂,变量很多你又不愿意增加一个函数的时候,使用do{}while(0);,将你的代码写在里面,里面可以定义变量而不用考虑变量名会同函数之前或者之后的重复。

<think> 嗯,用户现在想了解Linux内核中使用do{...}while(0)宏定义的用途和好处。之前系统给了不少引用资料,我需要整合这些信息给出清晰的解释。 用户提供的引用材料已经涵盖了主要用途:引用[1]提到避免空宏的warning,引用[2][4]强调防止宏展开后的语法错误,尤其是if-else的分支问题,引用[3][5]则补充了代码块作用和退出控制。这些正好构成完整的技术解释框架。 注意到用户特别关注Linux内核场景,需要突出内核开发的严谨性。比如引用[4]展示的if语句包裹宏的例子就很典型,应该作为核心案例。同时要说明为什么内核开发者如此在意这些细节——毕竟内核代码对稳定性和安全性要求极高。 用户可能是个C语言中级开发者,正在学习内核编程技巧。ta特意要求"用途和好处",说明需要实用价值而非理论阐述。回答时要避免深入编译器原理,重点给出可验证的代码示例。 考虑到用户参考了多个引用源,组织信息时要标注清楚出处。比如"避免空宏警告"对应引用[1],"防止if-else错误匹配"对应引用[2][4]等。但标注要自然,不能打断阅读流畅性。 最后需要生成的问题要延续技术深度:优化技巧适合进阶者,替代方案适合探索者,错误示例则帮助调试实践。这样能覆盖不同层次的学习需求。 </think> 在Linux内核开发中,`do{...}while(0)`宏定义是一种关键的编程技巧,主要解决宏展开时的语法和逻辑问题,具体用途和好处如下: --- ### 一、核心用途与好处 1. **避免宏展开后的语法错误** 当宏包含多条语句时,若直接写成`#define FOO() stmt1; stmt2`,在`if`等条件语句中使用会引发逻辑错误: ```c if (cond) FOO(); // 展开后:if(cond) stmt1; stmt2; → stmt2始终执行! ``` 使用`do{...}while(0)`可强制将多条语句合并为单条复合语句: ```c #define FOO() do { stmt1; stmt2; } while(0) if (cond) FOO(); // 展开后:if(cond) do {...} while(0); → 语义正确 ``` [^2][^4] 2. **支持宏内使用`break`或`continue`** 在循环中使用宏时,`do{...}while(0)`允许内部直接使用流程控制语句: ```c #define CHECK(x) do { if (!(x)) break; } while(0) while (cond) { CHECK(flag); // 若flag为假则跳出循环 ... } ``` 若用`{...}`替代,`break`会因不在循环内而编译失败[^3][^5]。 3. **消除空宏的编译器警告** 空宏`#define EMPTY`在编译时可能产生警告。使用`do{}while(0)`可定义一个无操作的空宏: ```c #define EMPTYMICRO do{}while(0) // 无警告且语法合法 ``` [^1] 4. **保证宏末尾无多余分号问题** 宏调用后需加分号(如`FOO();`),`do{...}while(0)`的`while(0)`后紧跟分号,符合语法习惯: ```c FOO(); // 展开:do {...} while(0); → 分号匹配 ``` [^4][^5] --- ### 二、Linux内核中的典型示例 ```c #define kmalloc(size, flags) \ do { \ void *ptr = __kmalloc(size, flags); \ if (unlikely(!ptr)) \ printk(KERN_ERR "Allocation failed\n"); \ } while(0) ``` - **作用**:内存分配时自动添加错误处理 - **优势**: - 可在函数内直接调用:`kmalloc(1024, GFP_KERNEL);` - 避免`if`条件遗漏错误处理[^3][^5] --- ### 三、与其他方案的对比 | **方案** | **问题** | `do{...}while(0)`优势 | |------------------|---------------------------------------|-----------------------------| | 直接写多条语句 | `if`条件中仅第一条语句受控 | 确保所有语句作为整体执行 | | 使用`{...}`块 | 末尾分号导致语法错误或作用域混乱 | 完美匹配分号,限制作用域 | | 空宏`#define X` | 编译器警告"空声明" | 无警告且符合语法 | > Linux内核开发者Robert Love指出:**`do{...}while(0)`是C宏定义中可靠性最高的封装方式**,它平衡了语法安全性与代码可读性[^3]。 ---
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