C语言的宏定义用起来有什么要注意的？为什么很多宏用do{}while(0)包围？

山峰云绕 2019-07-15

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C语言中的 define 宏定义可以像函数那样接收参数（这种宏定义常被称作“函数式宏定义”），不过不能像函数那样提供参数的类型检查，这个特点在有些程序员看来是不安全的。

C语言中的“函数式宏定义”

但是，函数式宏定义不关心参数类型这个特点，有时候也会被利用起来，写出一些适用性更广的C语言代码，例如：

上面这段C语言宏定义代码实现了一个 max() 方法，它接收两个参数，并返回较大的那个参数，max() 方法不关心参数的类型，因此 __a 和 __b 可以是 int 型的，也可以是 char 型或者 double 型以及其他数据类型的。

如果使用 max() 方法提供的功能以C语言函数的方式来写，就稍显麻烦些了，程序员不得不为每一种数据类型实现一个 max() 函数。更加糟糕的是，C语言并不支持函数的重载，因此 max() 这个函数名一旦被使用，其他函数就不能再使用了，因此相关的C语言代码可能是下面这样的：

这样对比起来，显然使用 define 宏来定义 max() 方法更加方便一些。不过，C语言中的宏定义不提供参数类型检查的确也是一个缺点，它可能会导致程序的不安全，读者不应忽视这一点。因此如果不是必须要使用 define 宏定义才能解决问题，应该尽可能的使用函数，若是希望能够得到较高效率的代码，可以使用 inline 函数。

关于 inline 函数，我之前的文章较为详细的讨论过。

使用C语言中宏定义的注意事项

C语言中的“函数式宏定义”虽然使用起来很像函数，但它实际上并不是函数，读者千万不能忽视这一点，不然可能会写出具有隐患，甚至严重错误的C语言程序。请看下面这个例子：

上面这段C语言代码编译并执行，会输出什么呢？

在 main() 函数中，变量 a 和 b 都被初始化为 2。接着调用了 max() 宏，传递的参数分别是 ++a 和 b，粗略来看，此时执行 max(++a, b)，就相当于执行 max(3, 2)，那上面这段C语言程序会输出 3, 2, 3 了？得到答案最简单粗暴的方法就是编译并执行这段代码，请看：

没有经验的读者看到实际输出估计会大吃一惊，a 和 m 怎么不是 3 而是 4 呢？并没有第二处给 a 再加一啊？上一节曾讨论，编译器会将C语言中的宏定义展开到被调用处，而不是像函数那样编译后，再通过 call 指令调用。使用 gcc -E 命令查看编译器将上述C语言代码预处理后的代码，得到如下结果，请看：

显然，这里就是C语言中“函数式宏定义”的注意事项了，传递给 max() 的参数 ++a 会被展开到宏定义中所有的 __a 处，这就解释了为何 a 和 m 最后都等于 4 而不是 3 了。

“函数式宏定义”还有其他与真正函数不同的地方，例如“函数式宏定义”就不适合用于递归等。

使用 do{}while(0)包裹代码

尽管C语言中的“函数式宏定义”和真正的函数相比有一些缺点，但只要小心使用还是会显著提高代码的执行效率的，毕竟省去了分配和释放栈帧、传参、传返回值等一系列工作。正因为如此，Linux 内核中有相当多的方法是使用 define 宏定义实现的，并且，在内核C语言代码中，“函数式宏定义”经常借助 do{}while(0) 实现，例如：