ทำไมจึงใช้คำสั่ง do-while และ if-else ที่ไม่มีความหมายในแมโคร

ในมาโคร C / C ++ หลายรุ่นฉันเห็นโค้ดของมาโครห่อหุ้มสิ่งที่ดูเหมือนเป็นdo whileลูปที่ไม่มีความหมาย นี่คือตัวอย่าง

#define FOO(X) do { f(X); g(X); } while (0)
#define FOO(X) if (1) { f(X); g(X); } else

ฉันไม่เห็นว่าdo whileกำลังทำอะไรอยู่ ทำไมไม่ลองเขียนโดยไม่ได้ล่ะ

#define FOO(X) f(X); g(X)

do ... whileและif ... elseจะมีการทำให้มันเพื่อให้อัฒภาคหลังจากแมโครของคุณเสมอหมายถึงสิ่งเดียวกัน สมมติว่าคุณมีสิ่งที่เหมือนมาโครตัวที่สองของคุณ

#define BAR(X) f(x); g(x)

ตอนนี้ถ้าคุณจะใช้BAR(X);ในการif ... elseแถลงที่ร่างของคำสั่ง if ไม่ได้ถูกห่อด้วยวงเล็บปีกกาคุณจะได้รับความประหลาดใจที่ไม่ดี

if (corge)
  BAR(corge);
else
  gralt();

รหัสข้างต้นจะขยายเป็น

if (corge)
  f(corge); g(corge);
else
  gralt();

ซึ่งไม่ถูกต้องทาง syntactically เป็นอย่างอื่นไม่เกี่ยวข้องกับถ้า มันไม่ช่วยในการห่อสิ่งต่าง ๆ ในวงเล็บปีกกาภายในมาโครเนื่องจากเครื่องหมายอัฒภาคหลังจากวงเล็บปีกกาไม่ถูกต้องทาง syntactically

if (corge)
  {f(corge); g(corge);};
else
  gralt();

การแก้ไขปัญหามีสองวิธี วิธีแรกคือการใช้เครื่องหมายจุลภาคเพื่อเรียงลำดับคำสั่งภายในแมโครโดยไม่ต้องปล้นความสามารถในการแสดงออก

#define BAR(X) f(X), g(X)

บาร์เวอร์ชั่นด้านบนBARจะขยายโค้ดด้านบนไปเป็นสิ่งต่อไปนี้ซึ่งถูกต้องตามหลักไวยากรณ์

if (corge)
  f(corge), g(corge);
else
  gralt();

วิธีนี้ใช้ไม่ได้หากf(X)คุณไม่มีรหัสที่ซับซ้อนกว่าซึ่งจำเป็นต้องอยู่ในบล็อกของตัวเองให้พูดเช่นประกาศตัวแปรท้องถิ่น ในกรณีส่วนใหญ่การแก้ปัญหาคือการใช้บางสิ่งบางอย่างเช่นdo ... whileทำให้แมโครเป็นคำสั่งเดียวที่ใช้เครื่องหมายอัฒภาคโดยไม่มีความสับสน

#define BAR(X) do { \
  int i = f(X); \
  if (i > 4) g(i); \
} while (0)

คุณไม่ต้องใช้do ... whileคุณสามารถปรุงอาหารด้วยif ... elseเช่นกันแม้ว่าเมื่อif ... elseขยายออกไปข้างในif ... elseมันจะนำไปสู่ ​​" ห้อยต่องแต่งอย่างอื่น " ซึ่งอาจทำให้เกิดปัญหาห้อยต่องแต่งที่มีอยู่ได้ยากยิ่งขึ้นในรหัสต่อไปนี้ .

if (corge)
  if (1) { f(corge); g(corge); } else;
else
  gralt();

ประเด็นก็คือใช้เซมิโคลอนในบริบทที่เซมิโคลอนห้อยอยู่นั้นผิดพลาด แน่นอนมันสามารถ (และอาจจะควร) โต้แย้งในจุดนี้ว่ามันจะดีกว่าที่จะประกาศBARว่าเป็นฟังก์ชั่นที่เกิดขึ้นจริงไม่ใช่มาโคร

โดยสรุปแล้วdo ... whileจะมีการแก้ไขข้อบกพร่องของ preprocessor C เมื่อไกด์สไตล์ C เหล่านั้นบอกให้คุณเลิกจ้างตัวประมวลผลล่วงหน้า C นี่คือสิ่งที่พวกเขากังวล

มาโครเป็นข้อความคัดลอก / วางที่ตัวประมวลผลล่วงหน้าจะใส่ในรหัสของแท้ ผู้เขียนของแมโครหวังว่าการแทนที่จะสร้างรหัสที่ถูกต้อง

มีสาม "เคล็ดลับที่ดี" ที่จะประสบความสำเร็จในการที่:

ช่วยให้แมโครทำงานเหมือนรหัสของแท้

รหัสปกติมักจะสิ้นสุดด้วยเซมิโคลอน หากรหัสการดูของผู้ใช้ไม่จำเป็นต้องใช้ ...

doSomething(1) ;
DO_SOMETHING_ELSE(2)  // <== Hey? What's this?
doSomethingElseAgain(3) ;

นี่หมายความว่าผู้ใช้คาดหวังว่าคอมไพเลอร์จะสร้างข้อผิดพลาดหากเซมิโคลอนไม่อยู่

แต่เหตุผลที่ดีที่แท้จริงคือในบางครั้งผู้เขียนแมโครอาจจำเป็นต้องแทนที่แมโครด้วยฟังก์ชันของแท้ ดังนั้นมาโครควรจะเป็นจริงทำตัวเหมือนหนึ่ง

ดังนั้นเราควรมีมาโครที่ต้องการเซมิโคลอน

สร้างรหัสที่ถูกต้อง

ดังที่แสดงในคำตอบของ jfm3 บางครั้งแมโครมีมากกว่าหนึ่งคำสั่ง และถ้ามีการใช้แมโครภายในคำสั่ง if ถ้านี่จะเป็นปัญหา:

if(bIsOk)
   MY_MACRO(42) ;

มาโครนี้สามารถขยายเป็น:

#define MY_MACRO(x) f(x) ; g(x)

if(bIsOk)
   f(42) ; g(42) ; // was MY_MACRO(42) ;

gฟังก์ชั่นจะถูกดำเนินการโดยไม่คำนึงถึงความคุ้มค่าของbIsOkฟังก์ชั่นจะถูกดำเนินการโดยไม่คำนึงถึงความคุ้มค่าของ

ซึ่งหมายความว่าเราต้องเพิ่มขอบเขตให้กับแมโคร:

#define MY_MACRO(x) { f(x) ; g(x) ; }

if(bIsOk)
   { f(42) ; g(42) ; } ; // was MY_MACRO(42) ;

สร้างรหัสที่ถูกต้อง 2

หากแมโครเป็นสิ่งที่ต้องการ:

#define MY_MACRO(x) int i = x + 1 ; f(i) ;

เราอาจมีปัญหาอื่นในรหัสต่อไปนี้:

void doSomething()
{
    int i = 25 ;
    MY_MACRO(32) ;
}

เพราะมันจะขยายเป็น:

void doSomething()
{
    int i = 25 ;
    int i = 32 + 1 ; f(i) ; ; // was MY_MACRO(32) ;
}

แน่นอนว่ารหัสนี้จะไม่ได้รับการคอมไพล์ ดังนั้นอีกครั้งโซลูชันกำลังใช้ขอบเขต:

#define MY_MACRO(x) { int i = x + 1 ; f(i) ; }

void doSomething()
{
    int i = 25 ;
    { int i = 32 + 1 ; f(i) ; } ; // was MY_MACRO(32) ;
}

รหัสทำงานอย่างถูกต้องอีกครั้ง

การรวมเอฟเฟ็กต์ของขอบเขตแบบกึ่งโคลอน +

มีสำนวน C / C ++ หนึ่งอันที่สร้างเอฟเฟกต์นี้: ลูป do / while:

do
{
    // code
}
while(false) ;

สิ่งที่ต้องทำ / ในขณะที่สามารถสร้างขอบเขตดังนั้น encapsulating โค้ดของแมโครและต้องการเซมิโคลอนในท้ายที่สุดจึงขยายเป็นโค้ดที่ต้องการ

โบนัสหรือไม่

คอมไพเลอร์ C ++ จะปรับให้เหมาะที่สุดกับ do / while loop เนื่องจากความจริงแล้วโพสต์เงื่อนไขนั้นเป็นเท็จนั้นรู้จักกันในเวลารวบรวม ซึ่งหมายความว่าแมโครเช่น:

#define MY_MACRO(x)                                  \
do                                                   \
{                                                    \
    const int i = x + 1 ;                            \
    f(i) ; g(i) ;                                    \
}                                                    \
while(false)

void doSomething(bool bIsOk)
{
   int i = 25 ;

   if(bIsOk)
      MY_MACRO(42) ;

   // Etc.
}

จะขยายอย่างถูกต้องเป็น

void doSomething(bool bIsOk)
{
   int i = 25 ;

   if(bIsOk)
      do
      {
         const int i = 42 + 1 ; // was MY_MACRO(42) ;
         f(i) ; g(i) ;
      }
      while(false) ;

   // Etc.
}

และรวบรวมและปรับให้เหมาะสมเป็น

void doSomething(bool bIsOk)
{
   int i = 25 ;

   if(bIsOk)
   {
      f(43) ; g(43) ;
   }

   // Etc.
}

@ jfm3 - คุณมีคำตอบที่ดีสำหรับคำถาม คุณอาจต้องการเพิ่มว่าสำนวนแมโครยังป้องกันอันตรายที่อาจเกิดขึ้น (เพราะไม่มีข้อผิดพลาด) พฤติกรรมที่ไม่ได้ตั้งใจด้วยคำสั่ง 'ถ้า' ง่าย ๆ :

#define FOO(x)  f(x); g(x)

if (test) FOO( baz);

ขยายเป็น:

if (test) f(baz); g(baz);

ซึ่งถูกต้องทางไวยากรณ์ดังนั้นจึงไม่มีข้อผิดพลาดของคอมไพเลอร์ แต่มีผลที่ไม่ได้ตั้งใจอาจจะเรียกว่า g () เสมอ

คำตอบข้างต้นอธิบายความหมายของโครงสร้างเหล่านี้ แต่มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญระหว่างทั้งสองที่ไม่ได้กล่าวถึง ในความเป็นจริงมีเหตุผลที่ชอบdo ... whileการif ... elseก่อสร้าง

ปัญหาของการif ... elseสร้างคือมันไม่ได้บังคับให้คุณใส่เครื่องหมายอัฒภาค เหมือนในรหัสนี้:

FOO(1)
printf("abc");

แม้ว่าเราจะเหลือเซมิโคลอน (โดยไม่ได้ตั้งใจ) โค้ดจะขยายเป็น

if (1) { f(X); g(X); } else
printf("abc");

และจะคอมไพล์อย่างเงียบ ๆ (แม้ว่าคอมไพเลอร์บางคนอาจออกคำเตือนสำหรับรหัสที่เข้าไม่ถึง) แต่printfคำสั่งจะไม่ถูกดำเนินการ

do ... whileการสร้างไม่ได้มีปัญหาดังกล่าวเนื่องจากโทเค็นที่ถูกต้องเท่านั้นหลังจากที่while(0)เป็นเครื่องหมายอัฒภาค

ในขณะที่คาดว่าคอมไพเลอร์จะปรับdo { ... } while(false);วงให้เหมาะสม แต่ก็มีวิธีแก้ไขปัญหาอื่นที่ไม่ต้องการการสร้าง วิธีแก้ไขคือใช้ตัวดำเนินการคอมม่า:

#define FOO(X) (f(X),g(X))

หรือมากกว่า exotically:

#define FOO(X) g((f(X),(X)))

แม้ว่าวิธีนี้จะใช้ได้ดีกับคำสั่งแยกกัน แต่จะไม่ทำงานกับกรณีที่ตัวแปรถูกสร้างและใช้เป็นส่วนหนึ่งของ #define :

#define FOO(X) (int s=5,f((X)+s),g((X)+s))

ด้วยสิ่งนี้จะถูกบังคับให้ใช้ทำ / ในขณะที่การสร้าง

ไลบรารีตัวประมวลผลล่วงหน้า P99ของ Jens Gustedt (ใช่ความจริงที่ว่าสิ่งนั้นมีอยู่ในใจของฉันเช่นกัน!) ปรับปรุงการif(1) { ... } elseสร้างด้วยวิธีการเล็ก ๆ แต่มีความสำคัญโดยการกำหนดสิ่งต่อไปนี้:

#define P99_NOP ((void)0)
#define P99_PREFER(...) if (1) { __VA_ARGS__ } else
#define P99_BLOCK(...) P99_PREFER(__VA_ARGS__) P99_NOP

เหตุผลสำหรับเรื่องนี้คือไม่เหมือนกับการdo { ... } while(0)สร้างbreakและcontinueยังคงทำงานอยู่ในบล็อกที่กำหนด แต่การ((void)0)สร้างข้อผิดพลาดทางไวยากรณ์ถ้าอัฒภาคถูกละเว้นหลังจากการเรียกแมโครซึ่งมิฉะนั้นจะข้ามบล็อกถัดไป (ที่จริงแล้วไม่มีปัญหา "ห้อยต่องแต่งอย่างอื่น" ที่นี่เนื่องจากการelseเชื่อมโยงกับที่ใกล้ที่สุดifซึ่งเป็นปัญหาหนึ่งในมาโคร)

หากคุณสนใจในสิ่งต่าง ๆ ที่สามารถทำได้อย่างปลอดภัยมากขึ้นหรือน้อยลงด้วยตัวประมวลผลล่วงหน้า C ให้ตรวจสอบไลบรารีนั้น

ด้วยเหตุผลบางอย่างฉันไม่สามารถแสดงความคิดเห็นในคำตอบแรก ...

คุณบางคนแสดงให้เห็นว่ามาโครมีตัวแปรในตัว แต่ไม่มีใครพูดถึงว่าคุณไม่สามารถใช้ชื่อใด ๆ ในแมโครได้! มันจะกัดผู้ใช้บางวัน! ทำไม? เนื่องจากอาร์กิวเมนต์อินพุตถูกแทนที่ลงในเทมเพลตแมโครของคุณ และในตัวอย่างมาโครของคุณคุณใช้ชื่อที่ผันแปรได้ซึ่งใช้กันมากที่สุดคือiฉัน

ตัวอย่างเช่นเมื่อแมโครดังต่อไปนี้

#define FOO(X) do { int i; for (i = 0; i < (X); ++i) do_something(i); } while (0)

ใช้ในฟังก์ชั่นต่อไปนี้

void some_func(void) {
    int i;
    for (i = 0; i < 10; ++i)
        FOO(i);
}

แมโครจะไม่ใช้ตัวแปรที่ตั้งใจ i ซึ่งถูกประกาศไว้ที่จุดเริ่มต้นของ some_func แต่เป็นตัวแปรโลคัลที่ถูกประกาศใน do ... ในขณะที่วนรอบของแมโคร

ดังนั้นอย่าใช้ชื่อตัวแปรทั่วไปในมาโคร!

คำอธิบาย

do {} while (0)และif (1) {} elseเพื่อให้แน่ใจว่าแมโครจะขยายเป็น 1 คำสั่งเท่านั้น มิฉะนั้น:

if (something)
  FOO(X); 

จะขยายเป็น:

if (something)
  f(X); g(X); 

และg(X)จะถูกดำเนินการนอกifคำสั่งควบคุม นี้จะหลีกเลี่ยงเมื่อใช้และdo {} while (0)if (1) {} else

ทางเลือกที่ดีกว่า

ด้วยนิพจน์คำสั่ง GNU (ไม่ใช่ส่วนหนึ่งของมาตรฐาน C) คุณมีวิธีที่ดีกว่าdo {} while (0)และif (1) {} elseแก้ปัญหานี้โดยใช้({}):

#define FOO(X) ({f(X); g(X);})

และไวยากรณ์นี้เข้ากันได้กับค่าส่งคืน (โปรดทราบว่าdo {} while (0)ไม่ใช่) ดังที่:

return FOO("X");

ฉันไม่คิดว่ามันถูกกล่าวถึงดังนั้นพิจารณาเรื่องนี้

while(i<100)
  FOO(i++);

จะถูกแปลเป็น

while(i<100)
  do { f(i++); g(i++); } while (0)

สังเกตว่า i++มีการประเมินสองครั้งโดยมาโครอย่างไร สิ่งนี้อาจทำให้เกิดข้อผิดพลาดที่น่าสนใจ