《嵌入式C语言自我修养》(6)GNU C编译器拓展语法精讲

3、语句表达式

3.1 表达式、语句、代码块

• 复习：什么是表达式、语句和代码块？

  • 表达式：是由一系列操作符和操作数构成的式子

    • 操作符：可以是C语言标准规定的各种算术运算符、逻辑运算符、赋值运算符、比较运算符。
    • 操作数：可以是一个常量，也可以是一个变量
    • 表达式也可以没有操作符，单独的一个常量甚至一个字符串，都是一个表达式。

    一个例子
    

  • 语句：表达式后面加一个;，就是语句

    一个例子
    

  • 代码块：不同的语句，使用大括号{}括起来，就构成了一个代码块。C语言允许在代码块内定义一个变量，这个变量的作用域也仅限于这个代码块内。

    一个例子
    

    程序运行结果如下：
    

3.2、语句表达式

• GNU C对C语言标准作了扩展，允许在表达式内部使用局部变量、for循环和goto跳转语句。这种类型的表达式，我们称为语句表达式。语句表达式的格式如下。
  

  语句表达式最外面使用小括号()括起来，里面一对大括号{}包起来的是代码块，代码块里允许内嵌各种语句。语句的格式可以是一般表达式，也可以是循环、跳转语句。

• 和一般表达式一样，语句表达式也有自己的值。语句表达式的值为内嵌语句中最后一个表达式的值。

  • 实例：使用语句表达式求值，该例中语句表达式的值为s。
    
    该例中在语句表达式内定义了局部变量，使用了for循环语句，下面展示使用goto进行跳转。
  • 实例：在语句表达式中使用goto语句
    

3.3、在宏定义中使用语句表达式

• 语句表达式常用于何处？
  • 语句表达式的主要用途在于定义功能复杂的宏。使用语句表达式来定义宏，不仅可以实现复杂的功能，还能避免宏定义带来的歧义和漏洞。
• 实例：在GCC编译环境中定义一个宏，求两个相同数据类型数的最大值。
  • 解法1
    
    验证一下该解法：
    
    测试第4行语句，当宏的参数是一个表达式，发现实际运行结果为max=0，和我们预期结果max=1不一样。宏展开后为如下结果。
    
    因为比较运算符>的优先级为6，大于！=（优先级为7），所以在展开的表达式中，运算顺序发生了改变，结果就和预期不一样了。
  • 解法2
    
    这种解法规避了解法1中的漏洞，但依旧不合格。对该解法进行测试：
    
    在程序中，我们打印表达式3+MAX(1,2)的值，预期结果应该是5，但实际运行结果却是1。宏展开后，我们发现同样有问题。
    
    因为运算符+的优先级大于比较运算符>，所以这个表达式就变为4>2?1:2，最终导致结果错误。
  • 解法3
    
    这种解法规避了解法2中的漏洞，但还是不完美。对该解法进行测试：
    
    实际运行结果发现max=7，而不是预期结果max=6。这是因为变量i和j在宏展开后，做了两次自增运算，导致打印出的i值为7。
  • 解法4
    
    这次发现效果非常好，不妨测试一下：
    
    在语句表达式中，我们定义了2个局部变量_x、_y来存储宏参数x和y的值，然后使用_x和_y来比较大小，这样就避免了i和j带来的2次自增运算问题。但是这依旧不完美，因为当前只能比较两个整形数据。
  • 解法5
    
    在这个宏中，我们添加一个参数type，用来指定临时变量_x和_y的类型。这样，我们在比较两个数的大小时，只要将2个数据的类型作为参数传给宏，就可以比较任意类型的数据了。当然在这里依旧可以进行优化，因为这里多了一个参数，可以想办法避免增加此参数
  • 解法6
    
    在这个宏定义中，我们使用了typeof关键字来自动获取宏的两个参数类型。需要理解的是(void)(&x==&y);，它的作用有两个
    • 用来给用户提示一个警告，对于不同类型的指针比较，编译器会发出一个警告，提示两种数据的类型不同。
      
    • 两个数进行比较运算，运算的结果却没有用到，有些编译器可能会给出一个warning，加一个（void）后，就可以消除这个警告。

3.4、内核中的语句表达式

• 在内核中，尤其在内核的宏定义中被大量使用。使用语句表达式定义宏，不仅可以实现复杂的功能，还可以避免宏定义带来的一些歧义和漏洞。如在Linux内核中，max_t和min_t的宏定义，就使用了语句表达式。