C語言、嵌入式中幾個(gè)非常實(shí)用的宏技巧詳解

在Linux使用gcc編譯程序的時(shí)候，對(duì)于調(diào)試的語句還具有一些特殊的語法。gcc編譯的過程中，會(huì)生成一些宏，可以使用這些宏分別打印當(dāng)前源文件的信息，主要內(nèi)容是當(dāng)前的文件、當(dāng)前運(yùn)行的函數(shù)和當(dāng)前的程序行。

宏打印函數(shù)在我們的嵌入式開發(fā)中，使用printf打印一些信息是一種常用的調(diào)試手段。但是，在打印的信息量比較多的時(shí)候，就比較難知道哪些信息在哪個(gè)函數(shù)里進(jìn)行打印。

特別是對(duì)于異常情況的打印，我們需要快速定位到異常情況的位置。

這時(shí)候我們可以使用宏定義來封裝一個(gè)宏打印函數(shù)，這個(gè)宏打印函數(shù)可以顯示打印信息所在的文件、行數(shù)、函數(shù)名等信息。如：

左右滑動(dòng)查看全部代碼>>>

#define DBG_PRINTF(fmt, args...) \{\ printf("<> ", __FILE__, __LINE__, __FUNCTION__);\ printf(fmt, ##args);\}

使用范例：

可見，使用方法與printf的使用方法一樣，而且每條打印語句開頭都會(huì)打印調(diào)試信息所在的文件名、行號(hào)、函數(shù)名信息，方便我們查找一些調(diào)試信息。

其中，__FILE__、__LINE__、__FUNCTION__這三個(gè)宏是編譯器內(nèi)置宏定義，分別代表調(diào)試信息所在文件、行號(hào)、函數(shù)。

除此之外，常用的宏還有：__DATE__、__TIME__，分別代表當(dāng)前的編譯日期與時(shí)間。如：

DBG_PRINTF("Compile Time: %s %s\n", __DATE__, __TIME__);

第二條printf中的##符號(hào)是為了處理args不代表任何參數(shù)的情況。如：

DBG_PRINTF("Hello world");

當(dāng)不加##符號(hào)是，以上宏的第二條語句被拓展為：

printf("Hello world\n", );

可見，多出了一個(gè)逗號(hào)，這個(gè)逗號(hào)是多余的。

加上##符號(hào)后，以上宏的第二條語句被拓展為：

printf("Hello world\n");

這才是我們想要的結(jié)果。其實(shí)這些結(jié)果我們通過查看預(yù)處理文件可以清晰的知道：

最后需要注意的是，這個(gè)DBG_PRINTF還是與printf不一樣的。DBG_PRINTF宏是兩條語句的組合，無返回值;而printf的原型是：

int printf (const char *__format, ...)

但是我們一般都很少使用printf的返回值，所以DBG_PRINTF的用法與printf函數(shù)基本一致。

打印調(diào)試宏開關(guān)通常情況下，一些打印調(diào)試信息只是在我們調(diào)試階段需要的，在程序發(fā)布階段是不需要的。

所以，為了避免打印調(diào)試信息帶來的資源開銷，我們可以把這些打印調(diào)試語句給注釋掉。

一種方法是逐句進(jìn)行注釋，這是一種比較低效的方法。比較高效的方法就是添加調(diào)試宏開關(guān)，利用條件編譯來選擇打印/不打印調(diào)試信息。

比如我們可以把上面的代碼改造為：

#define DEBUG 1 #if DEBUG #define DBG_PRINTF(fmt, args...) \ {\ printf("<> ", __FILE__, __LINE__, __FUNCTION__);\ printf(fmt, ##args);\ }#else #define DBG_PRINTF(fmt, args...) #endif

根據(jù)DEBUG宏的值來選擇對(duì)應(yīng)的打印宏函數(shù)。當(dāng)DEBUG的值為1時(shí)啟動(dòng)相關(guān)的打印調(diào)試語句，DEBUG的值為0時(shí)則關(guān)閉打印調(diào)試語句。

這樣我們就可以很方便的通過設(shè)置DEBUG宏的值來啟動(dòng)與關(guān)閉我們整個(gè)工程的DBG_PRINTF打印調(diào)試信息。

do{}while(0)其實(shí)，上面我們封裝的打印宏DBG_PRINTF還有一點(diǎn)缺陷，比如我們與if、else使用的時(shí)候，會(huì)有這樣的一種使用情況：

此時(shí)會(huì)報(bào)語法錯(cuò)誤。為什么呢?

同樣的，我們可以先來看一下我們的demo代碼預(yù)處理過后，相應(yīng)的宏代碼會(huì)被轉(zhuǎn)換為什么。如：

這里我們可以看到，我們的if、else結(jié)構(gòu)代碼被替換為如下形式：

if(c){ /* ....... */ };else{ /* ....... */ };

顯然，出現(xiàn)了語法錯(cuò)誤。if之后的大括號(hào)之后不能加分號(hào)，這里的分號(hào)其實(shí)可以看做一條空語句，這個(gè)空語句會(huì)把if與else給分隔開來，導(dǎo)致else不能正確匹配到if，導(dǎo)致語法錯(cuò)誤。

為了解決這個(gè)問題，有幾種方法。第一種方法是：把分號(hào)去掉。代碼變成：

第二種方法是：在if之后使用DBG_PRINTF打印調(diào)試時(shí)總是加{}。代碼變成：

以上兩種方法都可以正常編譯、運(yùn)行了。

但是，我們C語言中，每條語句往往以分號(hào)結(jié)尾;并且，總有些人習(xí)慣在if判斷之后只有一條語句的情況下不加大括號(hào);而且我們創(chuàng)建的DBG_PRINTF宏函數(shù)的目的就是為了對(duì)標(biāo)printf函數(shù)，printf函數(shù)的使用加分號(hào)在任何地方的使用都是沒有問題的。

基于這幾個(gè)原因，我們有必要再對(duì)我們的DBG_PRINTF宏函數(shù)進(jìn)行一個(gè)改造。

下面引入do{}while(0)來對(duì)我們的DBG_PRINTF進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)單的改造。改造后的DBG_PRINTF宏函數(shù)如下：

#define DBG_PRINTF(fmt, args...) \do\{\ printf("<> ", __FILE__, __LINE__, __FUNCTION__);\ printf(fmt, ##args);\}while(0)

這里的do...while循環(huán)的循環(huán)體只執(zhí)行一次，與不加循環(huán)是效果一樣。并且，可以避免了上面的問題。預(yù)處理文件：

我們的宏函數(shù)實(shí)體中，while(0)后面不加分號(hào)，在實(shí)際調(diào)用時(shí)補(bǔ)上分號(hào)，既符合了C語言語句分號(hào)結(jié)尾的習(xí)慣，也符合了do...while的語法規(guī)則。

使用do{}while(0)來封裝宏函數(shù)可能會(huì)讓很多初學(xué)者看著不習(xí)慣，但必須承認(rèn)的是，這確確實(shí)實(shí)是一種很常用的方法。

在STM32的HAL庫(kù)中搜索while(0)：

在Linux源碼中搜索while(0)：

可見，在實(shí)際應(yīng)用中，do{}while(0)用的很多。

#運(yùn)算符與##運(yùn)算符這兩個(gè)運(yùn)算符之前也有分享過，這里順便也提一下。

#號(hào)作為一個(gè)預(yù)處理運(yùn)算符，可以把記號(hào)轉(zhuǎn)換成字符串。

例如，如果A是一個(gè)宏形參，那么#A就是轉(zhuǎn)換為字符串"A"的形參名。這個(gè)過程稱為字符串化(stringizing)。以下程序演示這個(gè)過程：

##運(yùn)算符可以把兩個(gè)記號(hào)組合成一個(gè)記號(hào)。以下程序演示這個(gè)過程：

這個(gè)運(yùn)算符用得很多。