在许多C/ c++宏中,我看到宏的代码被包装在似乎毫无意义的do while循环中。下面是一些例子。

#define FOO(X) do { f(X); g(X); } while (0)
#define FOO(X) if (1) { f(X); g(X); } else

我看不出他在做什么。为什么不干脆不写呢?

#define FOO(X) f(X); g(X)

当前回答

上述答案解释了这些结构的含义,但两者之间有一个未被提及的显著差异。事实上,有一个理由更喜欢做…而如果…其他结构。

如果……Else结构的特点是它不强制你输入分号。就像下面的代码:

FOO(1)
printf("abc");

尽管我们(错误地)漏掉了分号,但代码将扩展为

if (1) { f(X); g(X); } else
printf("abc");

并且将静默地编译(尽管一些编译器可能会对不可访问的代码发出警告)。但是printf语句永远不会被执行。

做……While构造就没有这样的问题,因为While(0)后面唯一有效的标记是分号。

其他回答

由于某些原因,我不能评论第一个答案……

有些人展示了带局部变量的宏,但没有人提到不能在宏中使用任何名称!它总有一天会伤害用户!为什么?因为输入参数被替换到宏模板中。在你的宏例子中,你使用了最常用的变量名i。

例如下面的宏

#define FOO(X) do { int i; for (i = 0; i < (X); ++i) do_something(i); } while (0)

在以下函数中使用

void some_func(void) {
    int i;
    for (i = 0; i < 10; ++i)
        FOO(i);
}

该宏将不会使用some_func开头声明的预期变量i,而是在do…宏的While循环。

因此,永远不要在宏中使用通用变量名!

我想没有提到过,所以考虑一下

while(i<100)
  FOO(i++);

会被翻译成

while(i<100)
  do { f(i++); g(i++); } while (0)

注意i++是如何被宏求值两次的。这可能会导致一些有趣的错误。

Jens Gustedt的P99预处理器库(是的,这样一个东西的存在也让我大吃一惊!)改进了if(1){…} else构造了一个小而重要的方法,定义如下:

#define P99_NOP ((void)0)
#define P99_PREFER(...) if (1) { __VA_ARGS__ } else
#define P99_BLOCK(...) P99_PREFER(__VA_ARGS__) P99_NOP

这样做的基本原理是,与do{…} while(0) construct, break和continue仍然在给定的块内工作,但是((void)0)如果在宏调用后省略了分号,将会创建一个语法错误,否则将跳过下一个块。(这里实际上不存在“悬空else”问题,因为else绑定到最近的if,也就是宏中的if。)

如果您对C预处理器可以或多或少安全地完成的事情感兴趣,请查看该库。

宏是预处理器将放入真正代码中的文本片段的复制/粘贴;宏的作者希望替换将产生有效的代码。

这里有三个成功的“秘诀”:

帮助宏像真正的代码一样运行

普通代码通常以分号结束。如果用户视图代码不需要一个…

doSomething(1) ;
DO_SOMETHING_ELSE(2)  // <== Hey? What's this?
doSomethingElseAgain(3) ;

这意味着如果分号不存在,用户希望编译器产生一个错误。

但真正的原因是,在某些时候,宏的作者可能需要用一个真正的函数(可能是内联的)来替换宏。宏的行为应该是这样的。

所以我们应该有一个需要分号的宏。

生成有效的代码

如jfm3的回答所示,有时宏包含多条指令。如果宏在if语句中使用,这将是有问题的:

if(bIsOk)
   MY_MACRO(42) ;

这个宏可以展开为:

#define MY_MACRO(x) f(x) ; g(x)

if(bIsOk)
   f(42) ; g(42) ; // was MY_MACRO(42) ;

不管bIsOk的值是多少,函数g都会被执行。

这意味着我们必须给宏添加一个作用域:

#define MY_MACRO(x) { f(x) ; g(x) ; }

if(bIsOk)
   { f(42) ; g(42) ; } ; // was MY_MACRO(42) ;

生成有效的代码2

如果宏是这样的:

#define MY_MACRO(x) int i = x + 1 ; f(i) ;

在下面的代码中,我们可能会遇到另一个问题:

void doSomething()
{
    int i = 25 ;
    MY_MACRO(32) ;
}

因为它会膨胀成:

void doSomething()
{
    int i = 25 ;
    int i = 32 + 1 ; f(i) ; ; // was MY_MACRO(32) ;
}

当然,这段代码无法编译。所以,解决方案是使用作用域:

#define MY_MACRO(x) { int i = x + 1 ; f(i) ; }

void doSomething()
{
    int i = 25 ;
    { int i = 32 + 1 ; f(i) ; } ; // was MY_MACRO(32) ;
}

代码再次正确运行。

结合分号+范围效果?

有一个C/ c++习惯用法可以产生这种效果:do/while循环:

do
{
    // code
}
while(false) ;

do/while可以创建一个作用域,从而封装宏的代码,最后需要一个分号,从而展开为需要分号的代码。

奖金吗?

c++编译器会优化掉do/while循环,因为它的后置条件为false的事实在编译时就已经知道了。这意味着像这样的宏:

#define MY_MACRO(x)                                  \
do                                                   \
{                                                    \
    const int i = x + 1 ;                            \
    f(i) ; g(i) ;                                    \
}                                                    \
while(false)

void doSomething(bool bIsOk)
{
   int i = 25 ;

   if(bIsOk)
      MY_MACRO(42) ;

   // Etc.
}

将正确展开为

void doSomething(bool bIsOk)
{
   int i = 25 ;

   if(bIsOk)
      do
      {
         const int i = 42 + 1 ; // was MY_MACRO(42) ;
         f(i) ; g(i) ;
      }
      while(false) ;

   // Etc.
}

然后被编译和优化为

void doSomething(bool bIsOk)
{
   int i = 25 ;

   if(bIsOk)
   {
      f(43) ; g(43) ;
   }

   // Etc.
}

@jfm3 -你对这个问题的回答很好。你可能还想补充一点,宏习语还可以通过简单的'if'语句防止可能更危险的(因为没有错误)意外行为:

#define FOO(x)  f(x); g(x)

if (test) FOO( baz);

扩展:

if (test) f(baz); g(baz);

这在语法上是正确的,因此没有编译器错误,但可能会产生意想不到的后果,即总是会调用g()。