C语言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, 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, 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!); 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.c2: 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!);}/* port.2 */if (1){ int_swap(var_a, var_b);}else{ printf(hello world!);} 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!); printf(var_a = %d, var_b = %d, 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!); } 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!); printf(var_a = %d, var_b = %d, 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, 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 !!); // swap success !! else printf(swap fail !!); printf(var_a = %d, var_b = %d, 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。
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#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, 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, 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!); 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.c2: 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!);}/* port.2 */if (1){ int_swap(var_a, var_b);}else{ printf(hello world!);} 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!); printf(var_a = %d, var_b = %d, 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!); } 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。
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#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!); printf(var_a = %d, var_b = %d, 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？
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例如：int main(){ int a = ({ 10; 1000; }); printf(a = %d, 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 !!); // swap success !! else printf(swap fail !!); printf(var_a = %d, var_b = %d, 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。
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