C语言陷阱与技巧第18节，函数式宏定义的“缺陷”，没有参数类型检查，产生多次副作用怎么办？

Posted 2021-04-09 嵌入式时代

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了C语言陷阱与技巧第18节，函数式宏定义的“缺陷”，没有参数类型检查，产生多次副作用怎么办？相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

在之前的文章里，我们曾讨论C语言程序开发中 define 宏定义的“陷阱”之一就是可能会产生多次“副作用”，这也是C语言中函数式宏定义与真正函数的主要区别之一。显然，define 宏定义的这种“陷阱”会导致程序存在隐患，而且这种隐患造成的危害不亚于“野指针”。

C语言函数式宏定义的缺陷

例如这面这个经典的例子，请看相关C语言代码：

#define max(a, b) ( (a)>(b)?(a):(b) )

max 宏接收两个参数，并且返回较大的参数值。如果该宏在一个较大的C语言项目中较为频繁的使用，很难保证每次传递给 max 的两个参数不是计算表达式，也就是说 max 宏的参数 a 和参数 b 有可能是一个计算表达式，例如：

int val = 3;int m = max(val++, 2);

上面这两行C语言代码常常会给程序员一种 val++ 只会执行一次的错觉，但是事实上编译器会将上述代码预处理为：

int val = 3;int m = ( (val++)>(2)?(val++):(2) );

也就是说，val++ 会被执行两次（即产生两次副作用），执行完这两条语句后，val 是等于 5 ，而不是等于 4 的。编写C语言代码测试之：
C语言陷阱与技巧第18节，函数式宏定义的“缺陷”，没有参数类型检查，产生多次副作用怎么办？
编译并执行这段C语言代码，得到如下输出：

# gcc t.c
# ./a.out 
val = 5, m = 4

这样的错误虽然很简单，但是人常常会对这种“摆在眼前的错误”视而不见，所以花费大量时间才能定位到它也不足为奇。另外，这样的错误又会显得“飘忽不定”，因为如果传递给 max 的两个参数，后一个数比前一个数大，则 val++ 又会只执行一次了，例如：

int val = 3;        
int m = max(val++, 6);// val=4, m=6

这种类型的错误在实际的C语言项目开发中，相当烦人。

事实上，我就遇到过这样的错误，而且花了一些时间才找到问题代码。

C语言陷阱与技巧第18节，函数式宏定义的“缺陷”，没有参数类型检查，产生多次副作用怎么办？

C99 对 C语言做了一定的扩展，”({ … })” 就是其中之一（这个符号我们之前讨论过），可以把这个符号包裹的代码理解为一句，例如：

val = ({
    a = 3;
    c = a+b;
    c;
})

上面这段C语言代码相当于下面这句：

a = 3;
val = a+b;

所以基于此，我们可以对前面提到的有“缺陷”的 max 宏做一点改进，请看：

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

使用中间变量 _a 和 _b 看似麻烦，但是有两个好处：可以防止传入计算表达式时产生的多次“副作用”，而且还使 maxint 宏具备了参数类型检查的功能。

C语言陷阱与技巧第18节，函数式宏定义的“缺陷”，没有参数类型检查，产生多次副作用怎么办？

C语言是一门高效的编程语言，因此它关心数据的类型，不同类型的数据相比较有时候会产生不预期的结果。这其实也属于C语言中宏的“缺陷”，因此一般能够使用函数完成的工作都不建议再使用宏。如果某个功能的代码比较简单，希望提升其效率，可以使用 inline 函数（内联函数）定义。

总之，除非某个宏能够提供非常大的便利，否则非常不建议使用宏。

经过改进的 maxint 宏能够提供参数类型检查，这主要得益于中间变量的使用。因此如果传递给 maxint 宏一个浮点数，maxint 宏会将其截断成 int 型再做比较，例如：

val = maxint(5, 8.14);

执行完毕后，val 是等于 8 的。

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在使用三目运算符“?:”时，可以考虑下面这个小技巧，请看：

p = x>y?:y;

将 ?: 之间的数值省去，也是C99中的一个新特性，至于该技巧有哪些性质，以及可以应用于哪些场合，留给读者自己思考了。

本节主要讨论了C语言中 define 宏的两个“缺陷”——可能产生多次“副作用”，以及难以提供参数的类型检查。不过也应该明白，这些缺点有时候会成为非常有用的特点，它们可以与函数互补，提供更加灵活的功能。但是如果不希望某个宏具有这两个特点，可以考虑本节提供的小技巧。

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