为什么在宏中使用看似毫无意义的 do-while 和 if-else 语句？

do ... while 和 if ... else 是为了让宏后面的分号始终表示相同的意思。假设您有类似第二个宏的东西。

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

现在，如果您在 if ... else 语句中使用 BAR(X);，其中 if 语句的主体没有用大括号括起来，您会感到很意外。

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

上面的代码将扩展为

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

这在语法上是不正确的，因为 else 不再与 if 相关联。在宏中用大括号括起来并没有帮助，因为大括号后面的分号在语法上是不正确的。

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

有两种方法可以解决问题。第一种是使用逗号对宏中的语句进行排序，而不会剥夺它像表达式一样的能力。

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

上面版本的 bar BAR 将上面的代码扩展为下面的代码，这在语法上是正确的。

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

如果您有一个更复杂的代码体而不是 f(X) 需要进入它自己的代码块，例如声明局部变量，这将不起作用。在最一般的情况下，解决方案是使用类似 do ... while 的东西来使宏成为一个使用分号而不会混淆的单个语句。

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

您不必使用 do ... while，您也可以使用 if ... else 制作一些东西，尽管当 if ... else 在 if ... else 内展开时，它会导致一个“dangling else”，这可能会使现有的悬空 else 问题更难找到，如下面的代码所示。

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

关键是在悬挂分号错误的情况下用完分号。当然，在这一点上可以（并且可能应该）争辩说，将 BAR 声明为实际函数而不是宏会更好。

总之，do ... while 可以解决 C 预处理器的缺点。当那些 C 风格指南告诉你放弃 C 预处理器时，这就是他们担心的事情。

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宏是预处理器将放入正版代码中的文本的复制/粘贴片段；宏的作者希望替换将产生有效的代码。

成功的三个好“技巧”：

帮助宏表现得像真正的代码

普通代码通常以分号结尾。如果用户查看代码不需要...

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

这意味着如果分号不存在，用户希望编译器产生错误。

但真正好的理由是，在某些时候，宏的作者可能需要用真正的函数（可能是内联的）替换宏。所以宏应该真的像一个。

所以我们应该有一个需要分号的宏。

生成有效代码

如 jfm3 的回答所示，有时宏包含多个指令。如果在 if 语句中使用宏，这将是有问题的：

if(bIsOk)
   MY_MACRO(42) ;

这个宏可以扩展为：

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

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

无论 bIsOk 的值如何，都会执行 g 函数。

这意味着我们必须为宏添加一个范围：

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

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

生成有效代码 2

如果宏是这样的：

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

我们可能在以下代码中遇到另一个问题：

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

因为它会扩展为：

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

当然，这段代码不会编译。因此，同样，解决方案是使用范围：

#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) ;
}

代码再次正常运行。

结合分号+范围效果？

有一个 C/C++ 习惯用法可以产生这种效果： do/while 循环：

do
{
    // code
}
while(false) ;

do/while 可以创建一个作用域，从而封装宏的代码，最后需要一个分号，从而扩展为需要一个的代码。

奖金？

C++ 编译器将优化 do/while 循环，因为它的后置条件为假这一事实在编译时是已知的。这意味着像这样的宏：

#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.
}

将正确扩展为

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.
}

然后被编译和优化为

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

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

   // Etc.
}

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@jfm3 - 你对这个问题有一个很好的答案。您可能还想补充一点，宏成语还可以通过简单的“if”语句防止可能更危险（因为没有错误）的意外行为：

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

if (test) FOO( baz);

扩展为：

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

这在语法上是正确的，因此没有编译器错误，但可能会导致始终调用 g() 的意外后果。

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上面的答案解释了这些构造的含义，但两者之间存在显着差异，没有提到。事实上，有理由更喜欢 do ... while 而不是 if ... else 构造。

if ... else 构造的问题在于它不会强制您输入分号。就像在这段代码中：

FOO(1)
printf("abc");

虽然我们省略了分号（错误地），但代码将扩展为

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

并将静默编译（尽管某些编译器可能会针对无法访问的代码发出警告）。但是 printf 语句永远不会被执行。

do ... while 构造没有这样的问题，因为在 while(0) 之后的唯一有效标记是分号。

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解释

do {} while (0) 和 if (1) {} else 是为了确保宏扩展为仅 1 条指令。否则：

if (something)
  FOO(X); 

将扩展为：

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

并且 g(X) 将在 if 控制语句之外执行。使用 do {} while (0) 和 if (1) {} else 时可以避免这种情况。

更好的选择

使用 GNU statement expression（不是标准 C 的一部分），您有比 do {} while (0) 和 if (1) {} else 更好的方法来解决这个问题，只需使用 ({})：

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

此语法与返回值兼容（注意 do {} while (0) 不兼容），如下所示：

return FOO("X");

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虽然预计编译器会优化掉 do { ... } while(false); 循环，但还有另一种解决方案不需要该构造。解决方案是使用逗号运算符：

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

甚至更具异国情调：

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

虽然这适用于单独的指令，但不适用于构造变量并将其用作 #define 一部分的情况：

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

有了这个，将被迫使用 do/while 构造。

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Jens Gustedt 的 P99 preprocessor library（是的，这样的东西存在的事实也让我大吃一惊！）通过定义以下内容，以一种小而重要的方式改进了 if(1) { ... } else 结构：

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

这样做的理由是，与 do { ... } while(0) 构造不同，break 和 continue 仍然在给定块内工作，但是如果在宏调用之后省略分号，((void)0) 会产生语法错误，否则会跳过下一个块。 （这里实际上没有“悬空的 else”问题，因为 else 绑定到最近的 if，它是宏中的那个。）

如果您对可以使用 C 预处理器或多或少安全地完成的各种事情感兴趣，请查看该库。

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由于某些原因，我无法对第一个答案发表评论......

你们中的一些人展示了带有局部变量的宏，但没有人提到你不能只在宏中使用任何名称！总有一天它会咬用户！为什么？因为输入参数被替换到您的宏模板中。在您的宏示例中，您使用了可能最常用的变量名称 i。

例如当下面的宏

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

用于以下函数

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

宏不会使用在 some_func 开头声明的预期变量 i，而是在宏的 do ... while 循环中声明的局部变量。

因此，永远不要在宏中使用公共变量名！

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我不认为它被提及所以考虑这个

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

会被翻译成

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

请注意宏如何对 i++ 进行两次评估。这可能会导致一些有趣的错误。

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