C/C++語言宏定義函數封裝小妙招！
宏函數是一種在編程語言中定義的宏，用于在源代碼中進行文本替換。宏函數可以在編譯時展開，將宏的調用處替換為宏函數定義中的文本。宏函數的定義通常以#define關鍵字開始，后面跟著宏的名稱和宏的替換文本。
宏函數的定義可以包含參數，在宏的替換文本中使用這些參數來生成具體的代碼。宏函數的參數在宏調用時被傳遞，并在宏替換時被展開。
1. 函數宏介紹
函數宏，即包含多條語句的宏定義，其通常為某一被頻繁調用的功能的語句封裝，且不想通過函數方式封裝來降低額外的彈棧壓棧開銷。
函數宏本質上為宏，可以直接進行定義，例如：
#define INT_SWAP(a,b) \
int tmp = a; \
a = b; \
b = tmp但上述的宏具有一個明顯的缺點：當遇到 if、while 等語句且不使用花括號僅調用宏時，實際作用范圍在宏的第一個分號后便結束。即 a = b 和 b = tmp 均不受控制語句所作用。
因此，在工程中，一般使用三種方式來對函數宏進行封裝，分別為 {}、do{...}while(0) 和 ({})。下文將一一對三種方式進行分析，比較各自的優劣點。
2. {} 方式
INT_SWAP 宏使用 {} 封裝后形態如下：
#define INT_SWAP(a,b)\
{ \
int tmp = a; \
a = b; \
b = tmp; \
}此時，直接調用與在無花括號的控制語句（如 if、while）中調用均能正常運行，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
}但當無花括號的 if 語句存在其他分支（else if、else 等）如：
if (1)
INT_SWAP(var_a, var_b);
else
printf("hello world!\n");會發現編譯出錯：
...
/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這是因為 INT_SWAP(var_a, var_b); 最后的 ; 已經把 if 的作用域終結了，后續的 else 當然沒有找到與之匹配的 if 了。
因此，解決方法有兩種，分別為不使用 ;（port.1）或規定必須使用帶花括號的 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");
}可見，不使用 ; 的調用方式無論從程序閱讀還是使用方法方面都是十分別扭的；而規定必須使用帶花括號的 if 的調用方式有違常理的，因為宏函數應該適用于任何語法。
優缺點總結：
- 優點：簡單粗暴。
- 缺點：不能在無花括號且有分支的 if 語句中直接調用；能夠不帶 ; 直接調用。
3. do{...}while(0) 方式
INT_SWAP 宏使用 do{...}while(0) 封裝后形態如下：
#define INT_SWAP(a,b) \
do{ \
int tmp = a; \
a = b; \
b = tmp; \
}while(0)do{...}while(0) 表示只執行一遍 {} 內的語句，表象來說與 {} 的功能是一致的。不同的是，do{...}while(0) 可以提前退出函數宏、整合為一條語句與強制調用時必須使用 ;。
由于 do{...}while(0) 實際為 while 循環，因此可以使用關鍵字 break 提前結束循環。利用該特性，可以為函數宏添加參數檢測。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); 實際為一種語法，編譯器會把 do{...}while(0); 認為為一條語句。因此，do{...}while(0) 方式的函數宏可以在無花括號且有分支的 if 語句中直接調用。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 語言規定，do{...}while(0) 語法必須使用 ; 作為語句結尾。因此不可能存在以下語句的程序出現：
if (1)
INT_SWAP(var_a, var_b)
else
{
printf("hello world!\n");
}優缺點總結：
- 優點：支持在無花括號且有分支的 if 語句中直接調用；支持提前退出函數宏；強制調用時必須使用 ;。
- 缺點：無返回值，不能作為表達式的右值使用。
4. ({}) 方式
({}) 為 GNU C 擴展的語法，非 C 語言的原生語法。
INT_SWAP 宏使用 ({}) 封裝后形態如下：
#define INT_SWAP(a,b) \
({ \
int tmp = a; \
a = b; \
b = tmp; \
})與 do{...}while(0) 相同，({}) 支持在無花括號且有分支的 if 語句中直接調用。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;
}與 do{...}while(0) 不同的是，({}) 不能提前退出函數宏與支持返回值。({}) 畢竟不是 while 循環，不能直接使用 break退出函數宏是比較容易理解。那支持返回值是什么意思呢？
答案是 C 語言規定 ({}) 中的最后一條語句的結果為該雙括號體的返回值。例如：
int main()
{
int a = ({
10;
1000;
});
printf("a = %d\n", a); // a = 1000
}因此，({}) 可以為函數宏提供返回值。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;
}可見，此時的 INT_SWAP 宏已與函數十分接近。
優缺點總結：
- 優點：支持在無花括號且有分支的 if 語句中直接調用；有返回值，支持作為表達式的右值。
- 缺點：不支持提前退出函數宏；非 C 的原生語法，編譯器可能不支持。
5. 總結
綜上，在 {}、do{...}while(0) 和 ({}) 這三種函數宏的封裝方式之中，應盡可能不使用 {}，考慮兼容性一般選擇使用 do{...}while(0)，當需要函數宏返回時可以考慮使用 ({}) 或直接定義函數。
