你只用do-while来实现循环？太浪费了！

这是道哥的第010篇原创

目录

• 前言
• 在宏定义中的妙用
  • 错误的宏定义
  • 比较好的宏定义
  • 另外一个也不错的宏定义
• 在函数体中的妙用
  • 函数功能：返回错误代码对应的错误字符串
  • 函数功能：经过TCP Socket链接服务器
  • 解决多个return的问题
  • 解决goto的问题
• 总结

前言

这篇文章讲解的知识点很小，可是在一些编程场合中很是适用，你们能够把这篇短文当作甜品来品味一下。

地球人都知道，do-while语句是C/C++中的一个循环语句，特色是:

至少执行一次循环体;
在循环的尾部进行结束条件的判断。

其实do-while还能够用在其余一些场合中，很是巧妙的处理你的一些难题，好比：

在宏定义中写复杂的语句;
在函数体中停止代码段的处理。

好像有点抽象，那咱们就来具体一些，经过代码来聊聊这些用法。

也强烈建议您在日常的项目中把这些小技巧用起来，模仿是第一步，先僵化-再优化-最后固化，这是提升编程能力的最有效方法。
时间久了，用的多了，这些东西就是属于你的。

在宏定义中的妙用

错误的宏定义

// 目的：把两个参数分别自增一下
#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;
}

测试一下，结果没有问题(代码的目的就是让i和j这个2个变量都自增1)：

i = 2, j = 2

并且OPT(i, j);中，最后的分号还能够省略，编译和结果都没有问题。

可是估计没有谁会在项目中这么使用宏吧？！看一下下面这个例子：
在调用OPT宏的外层添加一个if条件判断：

#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;
}

打印结果是：

i = 1, j = 2

问题出现了：咱们的本意是if条件为假，这2个变量都不要自增，可是输出结果倒是：第二个参数自增了。

其实问题很明显，把宏扩展开就一目了然了。

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

错误缘由一目了然：因为if语句没有用大括号{}把须要执行的代码所有包裹住，致使只有a++;语句是在if语句的控制范围，而b++;语句不管如何都被执行了。

也许你会说，这个简单，使用if时，必须加上大括号{}。道理是没错，若是这个宏定义只有你本身使用，这不成问题。可是若是宏定义是你写的，而使用者是你的同事，那么你怎么要求别人必须按照你所规定的格式来编码？毕竟每一个人的习惯是不同的。

不少时候，要求别人是不现实的。更有效的方法是优化本身的输出，提供更安全的代码，让别人想犯错误都没机会。

比较好的宏定义

怎么作才能更安全？更通用呢？使用do-while！

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

也就是说，只要宏定义中存在多条语句，就能够用do-while把这些语句所有包裹起来，这样不管怎么使用这个宏，都不会有问题。

例如：

if(0)
    OPT(i, j);

宏扩展以后代码为：

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

若是给if加上大括号，视觉上会更好一些：

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

宏扩展以后代码为：

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

能够看到，不管是否加上大括号{}，从语法和语义上都不存在问题。

这里还有一个小细节能够留意一下：OPT(i,j);这行代码中，尾部是加了分号的。

若是没有加分号，那么宏扩展以后代码为：

if(0)
    do {
        a++;
        b++;
    }while(0) // 注意：这里没有分号

由于while(0)没有分号，因此编译会出错。为了避免对宏的使用者提出要求，能够在宏的最后加一个分号便可，以下：

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

小结：使用do-while语句来包裹宏定义中的多行语句，解决了宏定义的安全问题。

可是，任何事情都不多是完美的，例如：在宏定义中使用do-while就没法返回一个结果。

也就是说：若是咱们须要从宏定义中返回一个结果，那么do-while就派不上用场了。那应该怎么办？

另外一个也不错的宏定义

若是宏定义须要返回一个结果，最好的方式就是：使用({...})把宏定义中的多行语句包裹起来。以下：

#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));

下面这张图来自GNU官方文档：

翻译过来就是：

GNU C中，在圆括号()中写复杂语句是合法的，这样你就能够在一个表达式中使用循环、switch、局部变量了。
什么是复杂语句呢？就是被大括号{}包裹的多行语句。
在上面的实例中，圆括号要放在大括号的外层。

使用({...})定义宏，由于是多行语句，能够返回一个结果，比do-while更胜一筹。

这里既然提到了在宏定义中使用局部变量，那咱们再提供一个小技巧来提升代码的执行效率。

看一下这个宏定义：

#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);

宏扩展以后, a或者b中，确定有一个被计算2次。固然，这里的示例比较简单，体现不出差距。若是是对时间要求特别苛刻的场合，计算量又很大，那么这个宏中因为两次计算所耗费的时间就必须考虑了，那应该如何优化呢？使用局部变量！

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

经过增长局部变量_a和_b来缓存计算结果，就消除了2次计算的问题。

这个例子还能够再继续优化，这里的局部变量类型是int，这是写死的，只能比较两个整型的变量。若是写成这样：

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

也就是用typeof来动态获取比较变量的类型，这样的话，任何数值类型的变量均可以使用这个宏了。

关于typeof的说明，请看GNU的这张图，在文末的参考连接中，能够看到更加详细的官方说明。

在函数体中的妙用

先来看2段代码。

函数功能：返回错误代码对应的错误字符串

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：一个设计良好的函数只有一个出口，也就是return语句，可是这个函数有这么多的return语句，是否是显得很乱？示例代码体积很小，彷佛没有感受。可是上百行的函数在项目中仍是比较常见的，在这种状况下若是给你来个十几个return语句，你会不会想把写代码的那个家伙拎过来扇几巴掌？

函数功能：经过TCP Socket链接服务器

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:
    其余代码
}

思考：TCP socket编程中，须要按照固定的顺序调用多个系统函数。这段代码中调用系统函数后，对结果进行了检查，这是很是好的习惯。若是在某个调用中发生错误，须要停止后面的操做，进行错误处理。虽然C语言中不由止goto语句的使用，可是看到这么多的goto，难道就没有美观、更优雅的作法吗？

总结一下上面这2段代码，它们共同的特色是：

在一连串的语句中，只须要执行一部分的语句，也就是从代码块的某个中间位置停止执行。

停止执行，咱们首先想到的就是break关键字，它主要用在循环和switch语句中。do-while循环语句首先执行循环体，在尾部才进行循环的判断。 那么就能够利用这一点来解决这2段代码面对的问题。

解决多个return的问题

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;
}

解决goto的问题

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);

    其余代码
}

这样的代码，是否是看起来顺眼多了？

总结

do-while的主要做用是循环处理，可是在这篇文章中，咱们利用的点并非循环功能，而是代码块的包裹和停止执行的功能。这些细小的点在一些牛逼的开源代码中很常见，看到了咱们就要学习、模仿、使用，用的多了它就是你的了！

是否是开始喜欢上do-while语句了？

参考文档：

[1] https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Typeof.html
[2] https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Statement-Exprs.html
[3] https://stackoverflow.com/questions/9495962/why-use-do-while-0-in-macro-definition
[4] https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc-6.2.0/gcc/Statement-Exprs.html#Statement-Exprs

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