你只用do-while來實現循環？太浪費了！

時間 2020-12-22

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這是道哥的第010篇原創

前言

這篇文章講解的知識點很小，可是在一些編程場合中很是適用，你們能夠把這篇短文當作甜品來品味一下。html

地球人都知道，do-while語句是C/C++中的一個循環語句，特色是:編程

至少執行一次循環體;
在循環的尾部進行結束條件的判斷。緩存

其實do-while還能夠用在其餘一些場合中，很是巧妙的處理你的一些難題，好比：安全

在宏定義中寫複雜的語句;
在函數體中停止代碼段的處理。服務器

好像有點抽象，那咱們就來具體一些，經過代碼來聊聊這些用法。socket

也強烈建議您在日常的項目中把這些小技巧用起來，模仿是第一步，先僵化-再優化-最後固化，這是提升編程能力的最有效方法。
時間久了，用的多了，這些東西就是屬於你的。tcp

在宏定義中的妙用

錯誤的宏定義

// 目的：把兩個參數分別自增一下
#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)：函數

i = 2, j = 2學習

並且OPT(i, j);中，最後的分號還能夠省略，編譯和結果都沒有問題。測試

可是估計沒有誰會在項目中這麼使用宏吧？！看一下下面這個例子：
在調用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;
}

打印結果是：

i = 1, j = 2

問題出現了：咱們的本意是if條件爲假，這2個變量都不要自增，可是輸出結果倒是：第二個參數自增了。

其實問題很明顯，把宏擴展開就一目瞭然了。

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

錯誤緣由一目瞭然：因爲if語句沒有用大括號{}把須要執行的代碼所有包裹住，致使只有a++;語句是在if語句的控制範圍，而b++;語句不管如何都被執行了。

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，若是這個宏定義只有你本身使用，這不成問題。可是若是宏定義是你寫的，而使用者是你的同事，那麼你怎麼要求別人必須按照你所規定的格式來編碼？畢竟每一個人的習慣是不同的。

不少時候，要求別人是不現實的。更有效的方法是優化本身的輸出，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

怎麼作才能更安全？更通用呢？使用do-while！

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

也就是說，只要宏定義中存在多條語句，就能夠用do-while把這些語句所有包裹起來，這樣不管怎麼使用這個宏，都不會有問題。

例如：

if(0)
    OPT(i, j);

宏擴展以後代碼爲：

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

若是給if加上大括號，視覺上會更好一些：

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

宏擴展以後代碼爲：

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

能夠看到，不管是否加上大括號{}，從語法和語義上都不存在問題。

這裏還有一個小細節能夠留意一下：OPT(i,j);這行代碼中，尾部是加了分號的。

若是沒有加分號，那麼宏擴展以後代碼爲：

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

由於while(0)沒有分號，因此編譯會出錯。爲了避免對宏的使用者提出要求，能夠在宏的最後加一個分號便可，以下：

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

小結：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。

可是，任何事情都不多是完美的，例如：在宏定義中使用do-while就沒法返回一個結果。

也就是說：若是咱們須要從宏定義中返回一個結果，那麼do-while就派不上用場了。那應該怎麼辦？

另外一個也不錯的宏定義

若是宏定義須要返回一個結果，最好的方式就是：使用({...})把宏定義中的多行語句包裹起來。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()中寫複雜語句是合法的，這樣你就能夠在一個表達式中使用循環、switch、局部變量了。
什麼是複雜語句呢？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，由於是多行語句，能夠返回一個結果，比do-while更勝一籌。

這裏既然提到了在宏定義中使用局部變量，那咱們再提供一個小技巧來提升代碼的執行效率。

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);

宏擴展以後, a或者b中，確定有一個被計算2次。固然，這裏的示例比較簡單，體現不出差距。若是是對時間要求特別苛刻的場合，計算量又很大，那麼這個宏中因爲兩次計算所耗費的時間就必須考慮了，那應該如何優化呢？使用局部變量！

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

經過增長局部變量_a和_b來緩存計算結果，就消除了2次計算的問題。

這個例子還能夠再繼續優化，這裏的局部變量類型是int，這是寫死的，只能比較兩個整型的變量。若是寫成這樣：

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

也就是用typeof來動態獲取比較變量的類型，這樣的話，任何數值類型的變量均可以使用這個宏了。

關於typeof的說明，請看GNU的這張圖，在文末的參考連接中，能夠看到更加詳細的官方說明。

在函數體中的妙用

先來看2段代碼。

函數功能：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只有一個出口，也就是return語句，可是這個函數有這麼多的return語句，是否是顯得很亂？示例代碼體積很小，彷佛沒有感受。可是上百行的函數在項目中仍是比較常見的，在這種狀況下若是給你來個十幾個return語句，你會不會想把寫代碼的那個傢伙拎過來扇幾巴掌？

函數功能：經過TCP Socket鏈接服務器

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:
    其餘代碼
}

思考：TCP socket編程中，須要按照固定的順序調用多個系統函數。這段代碼中調用系統函數後，對結果進行了檢查，這是很是好的習慣。若是在某個調用中發生錯誤，須要停止後面的操做，進行錯誤處理。雖然C語言中不由止goto語句的使用，可是看到這麼多的goto，難道就沒有美觀、更優雅的作法嗎？

總結一下上面這2段代碼，它們共同的特色是：

在一連串的語句中，只須要執行一部分的語句，也就是從代碼塊的某個中間位置停止執行。

停止執行，咱們首先想到的就是break關鍵字，它主要用在循環和switch語句中。do-while循環語句首先執行循環體，在尾部才進行循環的判斷。那麼就能夠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);

    其餘代碼
}

這樣的代碼，是否是看起來順眼多了？