00. 目錄

文章目錄

• • 00. 目錄
  • 01. C語言的表達(dá)式
  • 02. C語言的語句
  • 03. C語言中的代碼塊
  • 04. C語言中的語句表達(dá)式
  • 05. 宏中使用語句表達(dá)式
  • 06. Linux內(nèi)核應(yīng)用示例
  • 07. 附錄

01. C語言的表達(dá)式

表達(dá)式和語句是 C 語言中的基礎(chǔ)概念。什么是表達(dá)式呢？表達(dá)式就是由一系列操作符和操作數(shù)構(gòu)成的式子。操作符可以是 C 語言標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的各種算術(shù)運(yùn)算符、邏輯運(yùn)算符、賦值運(yùn)算符、比較運(yùn)算符等。操作數(shù)可以是一個(gè)常量，也可以是一個(gè)變量。表達(dá)式也可以沒有操作符，單獨(dú)的一個(gè)常量甚至是一個(gè)字符串，也是一個(gè)表達(dá)式。下面的字符序列都是表達(dá)式：

22 + 3322a = a + bi++"hello world"

表達(dá)式一般用來數(shù)據(jù)計(jì)算或?qū)崿F(xiàn)某種功能的算法。表達(dá)式有2個(gè)基本屬性：值和類型。如上面的表達(dá)式2+3，它的值為5。根據(jù)操作符的不同，表達(dá)式可以分為多種類型，如：

• 關(guān)系表達(dá)式
• 邏輯表達(dá)式
• 條件表達(dá)式
• 賦值表達(dá)式
• 算術(shù)表達(dá)式

等等。

02. C語言的語句

語句是構(gòu)成程序的基本單元，一般形式如下：表達(dá)式；

**表達(dá)式的后面加一個(gè); 就構(gòu)成了一條基本的語句。**編譯器在編譯程序、解析程序時(shí)，不是根據(jù)物理行，而是根據(jù)分號(hào) ; 來判斷一條語句的結(jié)束標(biāo)記的。如 i = 2 + 3; 這條語句，你寫成下面的形式也是可以編譯通過的：

#include <stdio.h>int main(void) {int i = 0;//合法的表達(dá)式i=1+2;return 0; }

03. C語言中的代碼塊

不同的語句，使用大括號(hào){}括起來，就構(gòu)成了一個(gè)代碼塊。C 語言允許在代碼塊里定義一個(gè)變量，這個(gè)變量的作用域也僅限于這個(gè)代碼塊內(nèi)，因?yàn)榫幾g器就是根據(jù){}來做入棧出棧操作來管理變量的作用域的。如下面的程序：

程序示例

#include <stdio.h>int main(void) {int var = 3;printf("var = %d\n", var);//代碼塊{int var = 88;printf("代碼塊 var = %d\n", var);}printf("var = %d\n", var);return 0; }

執(zhí)行結(jié)果

deng@itcast:~/tmp$ gcc 5hello.c deng@itcast:~/tmp$ ./a.out var = 3 代碼塊 var = 88 var = 3

04. C語言中的語句表達(dá)式

GNU C 對(duì) C 標(biāo)準(zhǔn)作了擴(kuò)展，允許在一個(gè)表達(dá)式里內(nèi)嵌語句，允許在表達(dá)式內(nèi)部使用局部變量、for 循環(huán)和 goto 跳轉(zhuǎn)語句。這樣的表達(dá)式，我們稱之為語句表達(dá)式。語句表達(dá)式的格式如下：

({ 表達(dá)式1; 表達(dá)式2; 表達(dá)式3; ... 表達(dá)式n;})

語句表達(dá)式最外面使用小括號(hào)()括起來，里面一對(duì)大括號(hào){}包起來的是代碼塊，代碼塊里允許內(nèi)嵌各種語句。語句的格式可以是 “表達(dá)式;”這種一般格式的語句，也可以是循環(huán)、跳轉(zhuǎn)等語句。

**跟一般表達(dá)式一樣，語句表達(dá)式也有自己的值。語句表達(dá)式的值為內(nèi)嵌語句中最后一個(gè)表達(dá)式的值。**我們舉個(gè)例子，使用語句表達(dá)式求值。

程序示例

#include <stdio.h>int main(void) {int sum = 0;sum = ({int sum = 0;for (int i = 0; i < 100; i++){sum = sum + i;}sum;});printf("sum = %d\n", sum);return 0; }

執(zhí)行結(jié)果

deng@itcast:~/tmp$ gcc 6.c deng@itcast:~/tmp$ ./a.out sum = 4950

在上面的程序中，通過語句表達(dá)式實(shí)現(xiàn)了從0到99的累加求和，因?yàn)檎Z句表達(dá)式的值等于最后一個(gè)表達(dá)式的值，所以在 for 循環(huán)的后面，我們要添加一個(gè) sum; 語句表示整個(gè)語句表達(dá)式的值。如果不加這一句，你會(huì)發(fā)現(xiàn) sum=0?；蛘吣銓⑦@一行語句改為100; 你會(huì)發(fā)現(xiàn)最后 sum 的值就變成了100，這是因?yàn)檎Z句表達(dá)式的值總等于最后一個(gè)表達(dá)式的值。

goto語句和語句表達(dá)式結(jié)合使用

在語句表達(dá)式內(nèi)，我們同樣也可以使用 goto 進(jìn)行跳轉(zhuǎn)。

程序示例

#include <stdio.h>int main(void) {int sum = 0;sum = ({int sum = 0;for (int i = 0; i < 100; i++){sum = sum + i;if (i == 10)goto loop;}sum;});printf("sum = %d\n", sum); loop:printf("goto loop\n");printf("sum = %d\n", sum);return 0; }

執(zhí)行結(jié)果

deng@itcast:~/tmp$ gcc 6.c deng@itcast:~/tmp$ ./a.out goto loop sum = 0

05. 宏中使用語句表達(dá)式

語句表達(dá)式的亮點(diǎn)在于定義復(fù)雜功能的宏。使用語句表達(dá)式來定義宏，不僅可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的功能，而且還能避免宏定義帶來的歧義和漏洞。下面就以一個(gè)宏定義例子，讓我們來看看語句表達(dá)式在宏定義中的應(yīng)用！

曾經(jīng)面試的過程中，面試官給我出了一道題：

請(qǐng)定義一個(gè)宏，求兩個(gè)數(shù)的最大值。

別看這么簡(jiǎn)單的一個(gè)考題，面試官就能根據(jù)你寫出的宏，來判斷你的 C 語言功底，來決定給不給你 Offer。

初級(jí)程序員

對(duì)于學(xué)過 C 語言的同學(xué)，寫出這個(gè)宏基本上不是什么難事，使用條件運(yùn)算符就能完成：

#define MAX(x, y) x > y ? x : y

這是最基本的 C 語言語法，如果連這個(gè)也寫不出來，估計(jì)場(chǎng)面會(huì)比較尷尬。面試官為了緩解尷尬，一般會(huì)對(duì)你說：小伙子，你很棒，回去等消息吧，有消息，我們會(huì)通知你！這時(shí)候，你應(yīng)該明白：不用再等了，趕緊把這篇文章看完，接著面下家。這個(gè)宏能寫出來，也不要覺得你很牛 X，因?yàn)檫@只能說明你有了 C 語言的基礎(chǔ)，但還有很大的進(jìn)步空間。

其實(shí)上面的寫法在語法上面沒有什么問題，但是在實(shí)際中有bug。

程序示例

#include <stdio.h>#define MAX(x, y) x > y ? x : yint main(void) {printf("Max = %d\n", MAX(1, 2));printf("Max = %d\n", MAX(2, 1));printf("Max = %d\n", MAX(2, 2));printf("Max = %d\n", MAX(1 != 1, 1 != 2));return 0; }

執(zhí)行結(jié)果

deng@itcast:~/tmp$ gcc 6.c deng@itcast:~/tmp$ ./a.out Max = 2 Max = 2 Max = 2 Max = 0

測(cè)試程序的過程中，我們肯定要把各種可能出現(xiàn)的情況都測(cè)一遍。測(cè)試第10行語句，當(dāng)宏的參數(shù)是一個(gè)表達(dá)式，發(fā)現(xiàn)實(shí)際運(yùn)行結(jié)果為 Max = 0，跟我們預(yù)期結(jié)果 Max = 1 不一樣。這是因?yàn)?#xff0c;宏展開后，就變成了這個(gè)樣子：

printf("Max = %d\n", 1 != 1 > 1 != 2 ? 1 != 1 : 1 != 2);

因?yàn)楸容^運(yùn)算符 > 的優(yōu)先級(jí)為6，大于 !=（優(yōu)先級(jí)為7），所以展開的表達(dá)式，運(yùn)算順序發(fā)生了改變，結(jié)果就跟我們的預(yù)期不一樣了。為了避免這種展開錯(cuò)誤，我們可以給宏的參數(shù)加一個(gè)小括號(hào)()來防止展開后，表達(dá)式的運(yùn)算順序發(fā)生變化。這樣的宏才能算一個(gè)合格的宏：

#define MAX(x, y) (x) > (y) ? (x) : (y)

程序示例

#include <stdio.h>#define MAX(x, y) (x) > (y) ? (x) : (y)int main(void) {printf("Max = %d\n", MAX(1, 2));printf("Max = %d\n", MAX(2, 1));printf("Max = %d\n", MAX(2, 2));printf("Max = %d\n", MAX(1 != 1, 1 != 2));return 0; }

執(zhí)行結(jié)果

deng@itcast:~/tmp$ gcc 6.c deng@itcast:~/tmp$ ./a.out Max = 2 Max = 2 Max = 2 Max = 1

上面的宏，只能算合格，但還是存在漏洞。比如，我們使用下面的代碼測(cè)試：

程序示例

#include <stdio.h>#define MAX(x, y) (x) > (y) ? (x) : (y)int main(void) {printf("max = %d\n", 3 + MAX(1, 2));return 0; }

測(cè)試結(jié)果

deng@itcast:~/tmp$ gcc 6.c deng@itcast:~/tmp$ ./a.out max = 1

在程序中，我們打印表達(dá)式 3 + MAX(1, 2) 的值，預(yù)期結(jié)果應(yīng)該是5，但實(shí)際運(yùn)行結(jié)果卻是1。我們展開后，發(fā)現(xiàn)同樣有問題：

3 + (1) > (2) ? (1) : (2);

因?yàn)檫\(yùn)算符 + 的優(yōu)先級(jí)大于比較運(yùn)算符 >，所以這個(gè)表達(dá)式就變?yōu)? > 2 ? 1 : 2，最后結(jié)果為1也就見怪不怪了。此時(shí)我們應(yīng)該繼續(xù)修改這個(gè)宏：

#define MAX(x,y) ((x) > (y) ? (x) : (y))

使用小括號(hào)將宏定義包起來，這樣就避免了當(dāng)一個(gè)表達(dá)式同時(shí)含有宏定義和其它高優(yōu)先級(jí)運(yùn)算符時(shí)，破壞整個(gè)表達(dá)式的運(yùn)算順序。如果你能寫到這一步，說明你比前面那個(gè)面試的同學(xué)強(qiáng)，前面那個(gè)同學(xué)已經(jīng)回去等消息。

中級(jí)程序員

上面的宏，雖然解決了運(yùn)算符優(yōu)先級(jí)帶來的問題，但是仍存在一定的漏洞。比如，我們使用下面的測(cè)試程序來測(cè)試我們定義的宏：

程序示例

#include <stdio.h>#define MAX(x, y) ((x) > (y) ? (x) : (y))int main(void) {int i = 2;int j = 6;printf("max = %d\n", MAX(i++, j++));return 0; }

執(zhí)行結(jié)果

deng@itcast:~/tmp$ vim 6.c deng@itcast:~/tmp$ gcc 6.c deng@itcast:~/tmp$ ./a.out max = 7

在程序中，我們定義兩個(gè)變量 i 和 j，然后比較兩個(gè)變量的大小，并作自增運(yùn)算。實(shí)際運(yùn)行結(jié)果發(fā)現(xiàn) max = 7，而不是預(yù)期結(jié)果 max = 6。這是因?yàn)樽兞?i 和 j 在宏展開后，做了兩次自增運(yùn)算，導(dǎo)致打印出 i 的值為7。

遇到這種情況，那該怎么辦呢？ 這時(shí)候，語句表達(dá)式就該上場(chǎng)了。我們可以使用語句表達(dá)式來定義這個(gè)宏，在語句表達(dá)式中定義兩個(gè)臨時(shí)變量，分別來暫儲(chǔ) i 和 j 的值，然后進(jìn)行比較，這樣就避免了兩次自增、自減問題。

程序示例

#include <stdio.h>#define MAX(x, y) ({ \int _x = x; \int _y = y; \_x > _y ? _x : _y; \})int main(void) {int i = 2;int j = 6;printf("max = %d\n", MAX(i++, j++));return 0; }

執(zhí)行結(jié)果

deng@itcast:~/tmp$ gcc 6.c deng@itcast:~/tmp$ ./a.out max = 6

在語句表達(dá)式中，我們定義了2個(gè)局部變量 _x、_y 來存儲(chǔ)宏參數(shù) x 和 y 的值，然后使用 _x 和 _y 來比較大小，這樣就避免了 i 和 j 帶來的2次自增運(yùn)算問題。

高級(jí)程序員

在上面這個(gè)宏中，我們定義的兩個(gè)臨時(shí)變量數(shù)據(jù)類型是 int 型，只能比較兩個(gè)整型的數(shù)據(jù)。那對(duì)于其它類型的數(shù)據(jù)，就需要重新再定義一個(gè)宏了，這樣太麻煩了！我們可以基于上面的宏繼續(xù)修改，讓它可以支持任意類型的數(shù)據(jù)比較大小：

程序示例

#include <stdio.h>#define MAX(type, x, y) ({ \type _x = x; \type _y = y; \_x > _y ? _x : _y; \})int main(void) {int i = 2;int j = 6;printf("max = %d\n", MAX(int, i++, j++));printf("max = %lf\n", MAX(float, 3.33, 4.44));return 0; }

執(zhí)行結(jié)果

deng@itcast:~/tmp$ ./a.out max = 6 max = 4.440000

在這個(gè)宏中，我們添加一個(gè)參數(shù)：type，用來指定臨時(shí)變量 _x 和 _y 的類型。這樣，我們?cè)诒容^兩個(gè)數(shù)的大小時(shí)，只要將2個(gè)數(shù)據(jù)的類型作為參數(shù)傳給宏，就可以比較任意類型的數(shù)據(jù)了。

上面的宏定義中，我們?cè)黾恿艘粋€(gè)type類型參數(shù)，來兼容不同的數(shù)據(jù)類型，其實(shí)我們還有更加牛逼的語法，typeof是GNU C新增的一個(gè)關(guān)鍵字，用來獲取數(shù)據(jù)類型，我們不用傳參進(jìn)去，讓typeof直接獲取！

程序示例

#include <stdio.h>#define MAX(x, y) ({ \typeof(x) _x = x; \typeof(y) _y = y; \(void)(&_x == &_y); \_x > _y ? _x : _y; \})int main(void) {int i = 2;int j = 6;printf("max = %d\n", MAX(i++, j++));printf("max = %lf\n", MAX(3.33, 4.44));return 0; }

執(zhí)行結(jié)果

deng@itcast:~/tmp$ gcc 6.c deng@itcast:~/tmp$ ./a.out max = 6 max = 4.440000

在這個(gè)宏定義中，使用了 typeof 關(guān)鍵字用來獲取宏的兩個(gè)參數(shù)類型。干貨在**(void) (&x == &y);**這句話，簡(jiǎn)直是天才般的設(shè)計(jì)！一是用來給用戶提示一個(gè)錯(cuò)誤，對(duì)于不同類型的指針比較，編譯器會(huì)給一個(gè)錯(cuò)誤，提示兩種數(shù)據(jù)類型不同；二是，當(dāng)兩個(gè)值比較，比較的結(jié)果沒有用到，有些編譯器可能會(huì)給出一個(gè)warning，加個(gè)(void)后，就可以消除這個(gè)警告！

06. Linux內(nèi)核應(yīng)用示例

Linux內(nèi)核中使用語句表達(dá)式非常多。

#define min(x,y) ({ \typeof(x) _x = (x); \typeof(y) _y = (y); \(void) (&_x == &_y); \_x < _y ? _x : _y; })#define max(x,y) ({ \typeof(x) _x = (x); \typeof(y) _y = (y); \(void) (&_x == &_y); \_x > _y ? _x : _y; })#define min_t(type, a, b) min(((type) a), ((type) b)) #define max_t(type, a, b) max(((type) a), ((type) b))

07. 附錄

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的【嵌入式】C语言高级编程-语句表达式(03)的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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