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嵌入式宏定义中do...while(0)的意义

article 2025/2/28 20:19:32

背景
- do...while(0)形式宏定义使得宏定义拥有一些函数的特点
分析
- 1. 封装：使得宏定义可以包含复杂的内容而不容易出错，提高代码健壮性
- 2. 生命周期：宏定义内/外部定义的同名变量不会冲突
- 3. 返回：提供类似函数return的出口，宏定义逻辑更为灵活清晰
总结

背景

最近这段时间都忙着使用QT环境写C++的项目，最近终于有时间复习嵌入式的项目。在浏览某些功能库代码时发现一个很有意思的技巧：do…while(0)形式宏定义，形式如下：

// do...while(0)形式宏定义
#define FUN_DRINK do{find_bottle();\
				     fill_water();\
				     drink_water();}while(0)

刚开始看到这样的宏定义的时候的时候有点懵，do…while(0)执行一次不就退出循环了嘛，有啥用呢。直接用一般的形式就好了：

// 相对普遍的一般宏定义
#define FUN_DRINK find_bottle();\
				  fill_water();\
				  drink_water()

于是花了点时间看了一些资料，算是明白了。

基于个人理解的总结：

do…while(0)形式宏定义使得宏定义拥有一些函数的特点

分析

使用do…while(0)形式的后，宏定义便会有以下的特点：

1. 封装：使得宏定义可以包含复杂的内容而不容易出错，提高代码健壮性

当宏定义中包含相对复杂的内容时，常用的宏定义形式为：

// 一般形式
#define FUN_DRINK find_bottle();\
				  fill_water();\
				  drink_water()
// 外加大括号形式
#define FUN_DRINK {find_bottle();\
				  fill_water();\
				  drink_water();}

如果需要在条件判断语句中使用以上宏定义，代码的未展开/展开的形式分别为

// 未展开
if (I_AM_THRISTY)
	FUN_DRINK;
else
	FUN_RUN;
		
// 一般形式展开
if (I_AM_THRISTY)
	find_bottle();
	fill_water();
	drink_water();
else
	...; // 省略
// 外加大括号形式展开
if (I_AM_THRISTY)
{
	find_bottle();
	fill_water();
	drink_water();
};
else
	...; // 省略

很显然，以上语句都是会报错的，不是我们预期的结果。而使用do…while(0)形式的宏定义后，代码展开变成了

// 展开
if (I_AM_THRISTY)
	do{
		find_bottle();
		fill_water();
		drink_water();
	}while(0);
else
	...; // 省略

这样的代码可以正常运行，do…while(0)被看作完整语句块，整体执行，不容易出错，这就类似于函数的封装

宏定义可以包含多个语句块或者是多个其他宏定义嵌套，但如果内容过于复杂的话最好还是通过函数实现

2. 生命周期：宏定义内/外部定义的同名变量不会冲突

如果宏定义中包含了一些变量的定义，而恰好宏定义外部也有同名变量的定义的话，是会出现重定义错误的

// 一般形式
#define ADD_OFFSET(a) int offset=50;a+=offset;

// 未展开
int offset = 0;
int a = 300;
ADD_OFFSET(a);
printf("offset = %d", offset);
printf("a = %d", a);

// 展开
int offset = 0;
int a = 300;
int offset=50; // 重定义错误
a+=offset;
printf("offset = %d", offset);
printf("a = %d", a);

使用do…while(0)形式的宏定义后展开变成了

int offset = 0;
int a = 300;

do{
	int offset=50;
	a+=offset;
}while(0)

printf("offset = %d", offset);
printf("a = %d", a);

很显然，内部变量的生命周期到循环结束就销毁了，作用域也只在do…while(0)循环体内，不会影响到外部同名变量的定义，这就类似于函数内部变量的生命周期

3. 返回：提供类似函数return的出口，宏定义逻辑更为灵活清晰

这一点，是利用了break语句可以退出循环体的特性。举例如下：

#define MULTI_TASK(choice) do{if(choice==0){fun0();break;};
							  if(choice==1){fun1();break;};
							  ...}while(0)

// 未展开
MULTI_TASK(0);
MULTI_TASK(1);

// 展开
do{
	if(0==0)
	{
		fun0();
		break;
	};
   if(0==1)
   {
       fun1();
   	   break;
   };
...}while(0);
do{
	if(1==0)
	{
		fun0();
		break;
	};
   if(1==1)
   {
       fun1();
   	   break;
   };
...}while(0);