你只用do-while来实现循环?太浪费了

前言

这篇文章讲解的知识点很小，但是在一些编程场合中非常适用，大家可以把这篇短文当做甜品来品味一下。

地球人都知道，do-while语句是C/C++中的一个循环语句，特点是:

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还可以用在其他一些场合中，非常巧妙的处理你的一些难题，比如：

在宏定义中写复杂的语句;
在函数体中中止代码段的处理。

好像有点抽象，那我们就来具体一些，通过代码来聊聊这些用法。

也强烈建议您在平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，这是提高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

而且OPT(i, j);中，最后的分号还可以省略，编译和结果都没有问题。

但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：我们的本意是if条件为假，这2个变量都不要自增，但是输出结果却是：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++;

错误原因一目了然：由于if语句没有用大括号{}把需要执行的代码全部包裹住，导致只有a++;语句是在if语句的控制范围，而b++;语句无论如何都被执行了。

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，如果这个宏定义只有你自己使用，这不成问题。但是如果宏定义是你写的，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？毕竟每个人的习惯是不一样的。

很多时候，要求别人是不现实的。更有效的方法是优化自己的输出，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)

也就是说，只要宏定义中存在多条语句，就可以用do-while把这些语句全部包裹起来，这样无论怎么使用这个宏，都不会有问题。

例如：

if(0)
 OPT(i, j);

宏扩展之后代码为：

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

如果给if加上大括号，视觉上会更好一些：

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

宏扩展之后代码为：

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

可以看到，无论是否加上大括号{}，从语法和语义上都不存在问题。

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

如果没有加分号，那么宏扩展之后代码为：

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

因为while(0)没有分号，所以编译会出错。为了不对宏的使用者提出要求，可以在宏的最后加一个分号即可，如下：

#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。

但是，任何事情都不可能是完美的，例如：在宏定义中使用do-while就无法返回一个结果。

也就是说：如果我们需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？

另一个也不错的宏定义

如果宏定义需要返回一个结果，最好的方式就是：使用({...})把宏定义中的多行语句包裹起来。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，这样你就可以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，因为是多行语句，可以返回一个结果，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，那我们再提供一个小技巧来提高代码的执行效率。

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);

宏扩展之后, a或者b中，肯定有一个被计算2次。当然，这里的示例比较简单，体现不出差距。如果是对时间要求特别苛刻的场合，计算量又很大，那么这个宏中由于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; })

通过增加局部变量_a和_b来缓存计算结果，就消除了2次计算的问题。

这个例子还可以再继续优化，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。如果写成这样：

#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都可以使用这个宏了。

关于typeof的说明，请看GNU的这张图，在文末的参考链接中，可以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，但是这个函数有这么多的return语句，是不是显得很乱？示例代码体积很小，似乎没有感觉。但是上百行的函数在项目中还是比较常见的，在这种情况下如果给你来个十几个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：通过TCP Socket连接服务器

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:
 其他代码
}

思考：TCP socket编程中，需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，这是非常好的习惯。如果在某个调用中发生错误，需要中止后面的操作，进行错误处理。虽然C语言中不禁止goto语句的使用，但是看到这么多的goto，难道就没有美观、更优雅的做法吗？

总结一下上面这2段代码，它们共同的特点是：

在一连串的语句中，只需要执行一部分的语句，也就是从代码块的某个中间位置中止执行。

中止执行，我们首先想到的就是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。那么就可以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);

 其他代码
}

这样的代码，是不是看起来顺眼多了？

总结

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

是不是开始喜欢上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

到此这篇关于你只用do-while来实现循环?太浪费了的文章就介绍到这了,更多相关c++ do-while实现循环内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！