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你只用do-while來實現(xiàn)循環(huán)?太浪費了

更新時間：2020年12月22日 14:46:44 作者：sewain

這篇文章主要介紹了你只用do-while來實現(xiàn)循環(huán)?太浪費了,本文給大家介紹的非常詳細，對大家的學習或工作具有一定的參考借鑒價值，需要的朋友可以參考下

前言

這篇文章講解的知識點很小，但是在一些編程場合中非常適用，大家可以把這篇短文當做甜品來品味一下。

地球人都知道，do-while語句是C/C++中的一個循環(huán)語句，特點是:

至少執(zhí)行一次循環(huán)體;
在循環(huán)的尾部進行結(jié)束條件的判斷。

其實do-while還可以用在其他一些場合中，非常巧妙的處理你的一些難題，比如：

在宏定義中寫復雜的語句;
在函數(shù)體中中止代碼段的處理。

好像有點抽象，那我們就來具體一些，通過代碼來聊聊這些用法。

也強烈建議您在平常的項目中把這些小技巧用起來，模仿是第一步，先僵化-再優(yōu)化-最后固化，這是提高編程能力的最有效方法。
時間久了，用的多了，這些東西就是屬于你的。

在宏定義中的妙用

錯誤的宏定義

// 目的：把兩個參數(shù)分別自增一下
#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;
}

測試一下，結(jié)果沒有問題(代碼的目的就是讓i和j這個2個變量都自增1)：

i = 2, j = 2

而且OPT(i, j);中，最后的分號還可以省略，編譯和結(jié)果都沒有問題。

但是估計沒有誰會在項目中這么使用宏吧？！看一下下面這個例子：
在調(diào)用OPT宏的外層添加一個if條件判斷：

#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;
}

打印結(jié)果是：

i = 1, j = 2

問題出現(xiàn)了：我們的本意是if條件為假，這2個變量都不要自增，但是輸出結(jié)果卻是：第二個參數(shù)自增了。

其實問題很明顯，把宏擴展開就一目了然了。

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

錯誤原因一目了然：由于if語句沒有用大括號{}把需要執(zhí)行的代碼全部包裹住，導致只有a++;語句是在if語句的控制范圍，而b++;語句無論如何都被執(zhí)行了。

也許你會說，這個簡單，使用if時，必須加上大括號{}。道理是沒錯，如果這個宏定義只有你自己使用，這不成問題。但是如果宏定義是你寫的，而使用者是你的同事，那么你怎么要求別人必須按照你所規(guī)定的格式來編碼？畢竟每個人的習慣是不一樣的。

很多時候，要求別人是不現(xiàn)實的。更有效的方法是優(yōu)化自己的輸出，提供更安全的代碼，讓別人想犯錯誤都沒機會。

比較好的宏定義

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)

也就是說，只要宏定義中存在多條語句，就可以用do-while把這些語句全部包裹起來，這樣無論怎么使用這個宏，都不會有問題。

例如：

if(0)
 OPT(i, j);

宏擴展之后代碼為：

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

如果給if加上大括號，視覺上會更好一些：

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

宏擴展之后代碼為：

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

可以看到，無論是否加上大括號{}，從語法和語義上都不存在問題。

這里還有一個小細節(jié)可以留意一下：OPT(i,j);這行代碼中，尾部是加了分號的。

如果沒有加分號，那么宏擴展之后代碼為：

if(0)
 do {
 a++;
 b++;
 }while(0) // 注意：這里沒有分號

因為while(0)沒有分號，所以編譯會出錯。為了不對宏的使用者提出要求，可以在宏的最后加一個分號即可，如下：

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

小結(jié)：使用do-while語句來包裹宏定義中的多行語句，解決了宏定義的安全問題。

但是，任何事情都不可能是完美的，例如：在宏定義中使用do-while就無法返回一個結(jié)果。

也就是說：如果我們需要從宏定義中返回一個結(jié)果，那么do-while就派不上用場了。那應該怎么辦？

另一個也不錯的宏定義

如果宏定義需要返回一個結(jié)果，最好的方式就是：使用({...})把宏定義中的多行語句包裹起來。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));

下面這張圖來自GNU官方文檔：

翻譯過來就是：

GNU C中，在圓括號()中寫復雜語句是合法的，這樣你就可以在一個表達式中使用循環(huán)、switch、局部變量了。
什么是復雜語句呢？就是被大括號{}包裹的多行語句。
在上面的實例中，圓括號要放在大括號的外層。

使用({...})定義宏，因為是多行語句，可以返回一個結(jié)果，比do-while更勝一籌。

這里既然提到了在宏定義中使用局部變量，那我們再提供一個小技巧來提高代碼的執(zhí)行效率。

看一下這個宏定義：

#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);

宏擴展之后, a或者b中，肯定有一個被計算2次。當然，這里的示例比較簡單，體現(xiàn)不出差距。如果是對時間要求特別苛刻的場合，計算量又很大，那么這個宏中由于兩次計算所耗費的時間就必須考慮了，那應該如何優(yōu)化呢？使用局部變量！

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

通過增加局部變量_a和_b來緩存計算結(jié)果，就消除了2次計算的問題。

這個例子還可以再繼續(xù)優(yōu)化，這里的局部變量類型是int，這是寫死的，只能比較兩個整型的變量。如果寫成這樣：

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

也就是用typeof來動態(tài)獲取比較變量的類型，這樣的話，任何數(shù)值類型的變量都可以使用這個宏了。

關(guān)于typeof的說明，請看GNU的這張圖，在文末的參考鏈接中，可以看到更加詳細的官方說明。

在函數(shù)體中的妙用

先來看2段代碼。

函數(shù)功能：返回錯誤代碼對應的錯誤字符串

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：一個設計良好的函數(shù)只有一個出口，也就是return語句，但是這個函數(shù)有這么多的return語句，是不是顯得很亂？示例代碼體積很小，似乎沒有感覺。但是上百行的函數(shù)在項目中還是比較常見的，在這種情況下如果給你來個十幾個return語句，你會不會想把寫代碼的那個家伙拎過來扇幾巴掌？

函數(shù)功能：通過TCP Socket連接服務器

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:
 其他代碼
}

思考：TCP socket編程中，需要按照固定的順序調(diào)用多個系統(tǒng)函數(shù)。這段代碼中調(diào)用系統(tǒng)函數(shù)后，對結(jié)果進行了檢查，這是非常好的習慣。如果在某個調(diào)用中發(fā)生錯誤，需要中止后面的操作，進行錯誤處理。雖然C語言中不禁止goto語句的使用，但是看到這么多的goto，難道就沒有美觀、更優(yōu)雅的做法嗎？

總結(jié)一下上面這2段代碼，它們共同的特點是：

在一連串的語句中，只需要執(zhí)行一部分的語句，也就是從代碼塊的某個中間位置中止執(zhí)行。

中止執(zhí)行，我們首先想到的就是break關(guān)鍵字，它主要用在循環(huán)和switch語句中。do-while循環(huán)語句首先執(zhí)行循環(huán)體，在尾部才進行循環(huán)的判斷。那么就可以利用這一點來解決這2段代碼面對的問題。

解決多個return的問題

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;
}

解決goto的問題

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);

 其他代碼
}

這樣的代碼，是不是看起來順眼多了？