C语言 宏中使用do-while 和 if-else 语句的原因

1、do { ... } while(0) 结构的作用

在宏中使用 do { ... } while(0) 是一种常见的技巧，可以让宏表现得更像一个常规语句。这种结构的主要目的是确保宏在使用时行为一致，避免潜在的错误。使宏在用作单个语句时避免错误地关联 else 语句，并确保宏在复杂条件中正确执行。

1）没有 do { ... } while(0) 结构的宏

若我们有一个宏，用来在满足条件时打印一个消息，

#define PRINT_IF_TRUE(condition) if (condition) printf("True\n");

在大多数情况下，这个宏可以正常工作，但如果在 if 语句中使用它，会出现意外结果，

if (x == 5)
    PRINT_IF_TRUE(y == 10);
else
    printf("False\n");

展开后的代码，

if (x == 5)
    if (y == 10) printf("True\n");  // 这里的 else 会与内层 if 关联，造成逻辑错误
else
    printf("False\n");

在这种情况下，else 会与内部的 if 配对，而不是与外层的 if (x == 5) 配对，导致错误的行为。

2）使用 do { ... } while(0) 结构

#define PRINT_IF_TRUE(condition) do { if (condition) printf("True\n"); } while(0)

通过这种结构，宏始终被视为一个完整的语句，不会影响 if ... else 的匹配，避免了逻辑错误。展开后的代码如下，

if (x == 5)
    do { if (y == 10) printf("True\n"); } while(0);
else
    printf("False\n");

#include <stdio.h>

#define PRINT_VALUES(x, y) do {          \
    printf("x = %d\n", (x));             \
    printf("y = %d\n", (y));             \
} while(0)

int main() {
    int a = 5, b = 10;

    if (a < b)
        PRINT_VALUES(a, b);  // 该宏会正常执行

    return 0;
}

2、if ... else 结构的作用

在一些情况下，宏可能需要带有返回值。在这种情况下，可以使用 if ... else 结构来确保宏只返回一个结果，而不是多个语句。使条件性宏能安全返回一个值，确保宏的结果在复合表达式中是唯一的，避免不期望的行为。

1）条件性返回的宏

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

虽然这在简单的情况下可以正常工作，但在复杂表达式或多个条件下，最好将它封装在 if ... else 结构中，以确保只返回一个值而不影响其他代码。

2）使用 if ... else 来安全地返回单个值

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

如果在使用宏时出现复合表达式，如 int maxVal = x > 0 ? MAX(x, y) : 0;，MAX 宏会在扩展时直接嵌入到表达式中，确保表达式结果正确。

使用 do { ... } while(0) 和 if ... else 是C语言中提高宏安全性和可移植性的常见做法。通过这些技巧，宏能像普通函数或语句一样安全、准确地使用。

#include <stdio.h>

#define CHECK_AND_PRINT(x)               \
    if ((x) > 0)                         \
        printf("Positive: %d\n", (x));   \
    else                                 \
        printf("Non-positive: %d\n", (x))

int main() {
    int a = -5, b = 10;

    if (b > 0)
        CHECK_AND_PRINT(a);  // 正常执行宏

    return 0;
}