do {...} while (0) 在宏定义中的作用

如果你是一名C程序员,你肯定很熟悉宏,它们非常强大,如果正确使用可以让你的工作事半功倍。然而,如果你在定义宏时很随意没有认真检查,那么它们可能使你发狂,浪费N多时间。在很多的C程序中,你可能会看到许多看起来不是那么直接的较特殊的宏定义。下面就是一个例子:

#define __set_task_state(tsk, state_value)          do{ (tsk)->state = (state_value); } while(0)

在Linux内核和其它一些著名的C库中有许多使用do{...}while(0)的宏定义。这种宏的用途是什么?有什么好处?

Google的Robert Love(先前从事Linux内核开发)给我们解答如下:

do{...}while(0)在C中是唯一的构造程序,让你定义的宏总是以相同的方式工作,这样不管怎么使用宏(尤其在没有用大括号包围调用宏的语句),宏后面的分号也是相同的效果。

这句话听起来可能有些拗口,其实用一句话概括就是:使用do{...}while(0)构造后的宏定义不会受到大括号、分号等的影响,总是会按你期望的方式调用运行。

例如:

#define foo(x) bar(x); baz(x)

然后你可能这样调用:

foo(wolf);

这将被宏扩展为:

bar(wolf); baz(wolf);

这的确是我们期望的正确输出。下面看看如果我们这样调用:

if (!feral)
    foo(wolf);

那么扩展后可能就不是你所期望的结果。上面语句将扩展为:

if (!feral)
    bar(wolf);
baz(wolf);

显而易见,这是错误的,也是大家经常易犯的错误之一。

 

几乎在所有的情况下,期望写多语句宏来达到正确的结果是不可能的。你不能让宏像函数一样行为——在没有do/while(0)的情况下。

如果我们使用do{...}while(0)来重新定义宏,即:

#define foo(x) do { bar(x); baz(x); } while (0)

现在,该语句功能上等价于前者,do能确保大括号里的逻辑能被执行,而while(0)能确保该逻辑只被执行一次,即与没有循环时一样。

对于上面的if语句,将会被扩展为:

if (!feral)
    do{ bar(wolf); baz(wolf); }while(0);

从语义上讲,它与下面的语句是等价的:

if (!feral) {
    bar(wolf);
    baz(wolf);
}

这里你可能感到迷惑不解了,为什么不用大括号直接把宏包围起来呢?为什么非得使用do/while(0)逻辑呢?

例如,我们用大括号来定义宏如下:

#define foo(x)  { bar(x); baz(x); }

这对于上面举的if语句的确能被正确扩展,但是如果我们有下面的语句调用呢:

if (!feral)
    foo(wolf);
else
    bin(wolf);

宏扩展后将变成:

if (!feral) {
    bar(wolf);
    baz(wolf);
};
else
    bin(wolf);

大家可以看出,这就有语法错误了。

 

总结:Linux和其它代码库里的宏都用do/while(0)来包围执行逻辑,因为它能确保宏的行为总是相同的,而不管在调用代码中使用了多少分号和大括号。

 

编译自:http://www.pixelstech.net/article/1390482950-do-%7B-%7D-while-%280%29-in-macros

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