函数宏的三种封装方式

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\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！\n”）;

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

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！\n”）; printf（“var_a = %d， var_b = %d\n”， 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！\n”）; }

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！\n”）; printf（“var_a = %d， var_b = %d\n”， 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\n”， 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 ！！\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。

5. 总结综上，在 {}、do{。..}while（0） 和 （{}） 这三种函数宏的封装方式之中，应尽可能不使用 {}，考虑兼容性一般选择使用 do{。..}while（0），当需要函数宏返回时可以考虑使用 （{}） 或直接定义函数。

责任编辑：haq