你只用do-while來實(shí)現(xiàn)循環(huán)？太浪費(fèi)了！

來源:：IOT物聯(lián)網(wǎng)小鎮(zhèn)

作者：道哥

前言

這篇文章講解的知識(shí)點(diǎn)很小，但是在一些編程場合中非常適用，大家可以把這篇短文當(dāng)做甜品來品味一下。

地球人都知道，do-while語句是C/C++中的一個(gè)循環(huán)語句，特點(diǎn)是:

至少執(zhí)行一次循環(huán)體;
在循環(huán)的尾部進(jìn)行結(jié)束條件的判斷。

其實(shí)do-while還可以用在其他一些場合中，非常巧妙的處理你的一些難題，比如：

在宏定義中寫復(fù)雜的語句;
在函數(shù)體中中止代碼段的處理。

好像有點(diǎn)抽象，那我們就來具體一些，通過代碼來聊聊這些用法。

也強(qiáng)烈建議您在平常的項(xiàng)目中把這些小技巧用起來，模仿是第一步，先僵化-再優(yōu)化-最后固化，這是提高編程能力的最有效方法。時(shí)間久了，用的多了，這些東西就是屬于你的。

在宏定義中的妙用

錯(cuò)誤的宏定義

// 目的：把兩個(gè)參數(shù)分別自增一下#define OPT(a, b) a++; b++; int main(int argc, char *argv[]){ int i = 1; int j = 1; OPT(i, j); printf("i = %d, j = %d \n", i, j); return 0;} 

測(cè)試一下，結(jié)果沒有問題(代碼的目的就是讓i和j這個(gè)2個(gè)變量都自增1)：

i = 2, j = 2

而且OPT(i, j);中，最后的分號(hào)還可以省略，編譯和結(jié)果都沒有問題。

但是估計(jì)沒有誰會(huì)在項(xiàng)目中這么使用宏吧？！看一下下面這個(gè)例子：在調(diào)用OPT宏的外層添加一個(gè)if條件判斷：

#define OPT(a, b) a++; b++; int main(int argc, char *argv[]){ int i = 1; int j = 1; if(0) OPT(i, j); printf("i = %d, j = %d \n", i, j); return 0;} 

打印結(jié)果是：

i = 1, j = 2

問題出現(xiàn)了：我們的本意是if條件為假，這2個(gè)變量都不要自增，但是輸出結(jié)果卻是：第二個(gè)參數(shù)自增了。

其實(shí)問題很明顯，把宏擴(kuò)展開就一目了然了。

if(0) a++; b++; 

錯(cuò)誤原因一目了然：由于if語句沒有用大括號(hào){}把需要執(zhí)行的代碼全部包裹住，導(dǎo)致只有a++;語句是在if語句的控制范圍，而b++;語句無論如何都被執(zhí)行了。

也許你會(huì)說，這個(gè)簡單，使用if時(shí)，必須加上大括號(hào){}。道理是沒錯(cuò)，如果這個(gè)宏定義只有你自己使用，這不成問題。但是如果宏定義是你寫的，而使用者是你的同事，那么你怎么要求別人必須按照你所規(guī)定的格式來編碼？畢竟每個(gè)人的習(xí)慣是不一樣的。

很多時(shí)候，要求別人是不現(xiàn)實(shí)的。更有效的方法是優(yōu)化自己的輸出，提供更安全的代碼，讓別人想犯錯(cuò)誤都沒機(jī)會(huì)。

比較好的宏定義

怎么做才能更安全？更通用呢？使用do-while！

#define OPT(a, b) do{a++;b++;}while(0) 

也就是說，只要宏定義中存在多條語句，就可以用do-while把這些語句全部包裹起來，這樣無論怎么使用這個(gè)宏，都不會(huì)有問題。

例如：

if(0) OPT(i, j); 

宏擴(kuò)展之后代碼為：

if(0) do { a++; b++; }while(0); 

如果給if加上大括號(hào)，視覺上會(huì)更好一些：

if(0) { OPT(i, j);} 

宏擴(kuò)展之后代碼為：

if(0) { do { a++; b++; }while(0);} 

可以看到，無論是否加上大括號(hào){}，從語法和語義上都不存在問題。

這里還有一個(gè)小細(xì)節(jié)可以留意一下：OPT(i,j);這行代碼中，尾部是加了分號(hào)的。

如果沒有加分號(hào)，那么宏擴(kuò)展之后代碼為：

if(0) do { a++; b++; }while(0) // 注意：這里沒有分號(hào) 

因?yàn)閣hile(0)沒有分號(hào)，所以編譯會(huì)出錯(cuò)。為了不對(duì)宏的使用者提出要求，可以在宏的最后加一個(gè)分號(hào)即可，如下：

#define OPT(a, b) do{a++;b++;}while(0); 

小結(jié)：使用do-while語句來包裹宏定義中的多行語句，解決了宏定義的安全問題。

但是，任何事情都不可能是完美的，例如：在宏定義中使用do-while就無法返回一個(gè)結(jié)果。

也就是說：如果我們需要從宏定義中返回一個(gè)結(jié)果，那么do-while就派不上用場了。那應(yīng)該怎么辦？

另一個(gè)也不錯(cuò)的宏定義

如果宏定義需要返回一個(gè)結(jié)果，最好的方式就是：使用({...})把宏定義中的多行語句包裹起來。如下：

#define ADD(a, b, c) ({ ++a; ++b; c=a+b; }) int i = 1;int j = 2;int k;printf("k = %d \n", ADD(i, j, k)); 

下面這張圖來自GNU官方文檔：

翻譯過來就是：

GNU C中，在圓括號(hào)()中寫復(fù)雜語句是合法的，這樣你就可以在一個(gè)表達(dá)式中使用循環(huán)、switch、局部變量了。
什么是復(fù)雜語句呢？就是被大括號(hào){}包裹的多行語句。
在上面的實(shí)例中，圓括號(hào)要放在大括號(hào)的外層。

使用({...})定義宏，因?yàn)槭嵌嘈姓Z句，可以返回一個(gè)結(jié)果，比do-while更勝一籌。

這里既然提到了在宏定義中使用局部變量，那我們?cè)偬峁┮粋€(gè)小技巧來提高代碼的執(zhí)行效率。

看一下這個(gè)宏定義：

#define max(a,b) ({ (a) > (b) ? (a) : (b) }) float i = 1.234;float j = 4.321;float max = max((i / 0.8 + 5) / 3, (j * 0.8) / 1.5); 

宏擴(kuò)展之后, a或者b中，肯定有一個(gè)被計(jì)算2次。當(dāng)然，這里的示例比較簡單，體現(xiàn)不出差距。如果是對(duì)時(shí)間要求特別苛刻的場合，計(jì)算量又很大，那么這個(gè)宏中由于兩次計(jì)算所耗費(fèi)的時(shí)間就必須考慮了，那應(yīng)該如何優(yōu)化呢？使用局部變量！

#define max(a,b) ({ int _a = (a), _b = (b); _a > _b ? _a : _b; }) 

通過增加局部變量_a和_b來緩存計(jì)算結(jié)果，就消除了2次計(jì)算的問題。

這個(gè)例子還可以再繼續(xù)優(yōu)化，這里的局部變量類型是int，這是寫死的，只能比較兩個(gè)整型的變量。如果寫成這樣：

#define max(a, b) ({ typeof(a) _a = (a), _b = (b); _a > _b ? _a : _b; }) 

也就是用typeof來動(dòng)態(tài)獲取比較變量的類型，這樣的話，任何數(shù)值類型的變量都可以使用這個(gè)宏了。

關(guān)于typeof的說明，請(qǐng)看GNU的這張圖，在文末的參考鏈接中，可以看到更加詳細(xì)的官方說明。

在函數(shù)體中的妙用

先來看2段代碼。

函數(shù)功能：返回錯(cuò)誤代碼對(duì)應(yīng)的錯(cuò)誤字符串

char *get_error_msg(int err_code){ if (1 == err_code) { return "invalid name"; } else if (2 == err_code) { return "invalid password"; } else if (3 == err_code) { return "network error"; }  return "unkown error";} 

思考：一個(gè)設(shè)計(jì)良好的函數(shù)只有一個(gè)出口，也就是return語句，但是這個(gè)函數(shù)有這么多的return語句，是不是顯得很亂？示例代碼體積很小，似乎沒有感覺。但是上百行的函數(shù)在項(xiàng)目中還是比較常見的，在這種情況下如果給你來個(gè)十幾個(gè)return語句，你會(huì)不會(huì)想把寫代碼的那個(gè)家伙拎過來扇幾巴掌？

函數(shù)功能：通過TCP Socket連接服務(wù)器

void connect_server(char *ip, int port){ int ret, sockfd; sockfd = socket(...); if (sockfd < 0) { printf("socket create failed! \n"); goto end; }  ret = connect(sockfd, ...); if (ret < 0) { printf("connect failed! \n"); goto end; }  ret = send(sockfd, ...) if (ret < 0) { printf("send failed! \n"); goto end; } end: 其他代碼} 

思考：TCP socket編程中，需要按照固定的順序調(diào)用多個(gè)系統(tǒng)函數(shù)。這段代碼中調(diào)用系統(tǒng)函數(shù)后，對(duì)結(jié)果進(jìn)行了檢查，這是非常好的習(xí)慣。如果在某個(gè)調(diào)用中發(fā)生錯(cuò)誤，需要中止后面的操作，進(jìn)行錯(cuò)誤處理。雖然C語言中不禁止goto語句的使用，但是看到這么多的goto，難道就沒有美觀、更優(yōu)雅的做法嗎？

總結(jié)一下上面這2段代碼，它們共同的特點(diǎn)是：

在一連串的語句中，只需要執(zhí)行一部分的語句，也就是從代碼塊的某個(gè)中間位置中止執(zhí)行。

解決多個(gè)return的問題

char *get_error_msg(int err_code){ char *msg; do { if (1 == err_code) { msg = "invalid name"; break; } else if (2 == err_code) { msg = "invalid password"; break; } else if (3 == err_code) { msg = "network error"; break; } else { msg = "unkown error"; break; } }while(0);  return msg;} 

解決goto的問題

void connect_server(char *ip, int port){ int ret, sockfd; do { sockfd = socket(...); if (sockfd < 0) { printf("socket create failed! \n"); break; }  ret = connect(sockfd, ...); if (ret < 0) { printf("connect failed! \n"); break; }  ret = send(sockfd, ...) if (ret < 0) { printf("send failed! \n"); break; } }while(0);  其他代碼} 

總結(jié)

do-while的主要作用是循環(huán)處理，但是在這篇文章中，我們利用的點(diǎn)并不是循環(huán)功能，而是代碼塊的包裹和中止執(zhí)行的功能。這些細(xì)小的點(diǎn)在一些牛逼的開源代碼中很常見，看到了我們就要學(xué)習(xí)、模仿、使用，用的多了它就是你的了！