内核代码中的 "do { ... } while (0)" 究竟是什么意思？

Question

可能的重复：
当我们定义宏时，do while（0）有什么用处？
为什么C / C ++宏中有时会出现无意义的do / while和if / else语句？
C多行宏：do / while（0）vs作用域块

我之前看到过很多像这样的用法，以前我认为程序员想要轻松地跳出一段代码块。为什么我们在这里需要一个 do { ... } while (0) 循环呢？我们是在试图告诉编译器什么吗？

例如，在Linux内核2.6.25中，include/asm-ia64/system.h

/*
 * - clearing psr.i is implicitly serialized (visible by next insn)
 * - setting psr.i requires data serialization
 * - we need a stop-bit before reading PSR because we sometimes
 *   write a floating-point register right before reading the PSR
 *   and that writes to PSR.mfl
 */
#define __local_irq_save(x)         \
do {                    \
    ia64_stop();                \
    (x) = ia64_getreg(_IA64_REG_PSR);   \
    ia64_stop();                \
    ia64_rsm(IA64_PSR_I);           \
} while (0)

- grokus

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这是你的答案：http://kernelnewbies.org/FAQ/DoWhile0。 - David V.

我认为你是正确的。这会创建一个可以跳出的块。此外，它还会在堆栈上创建另一个框架，但在大多数情况下，它只会被优化掉。要获取更多线索，请查看ia64_*的定义。它们可能是具有break语句或其他类型的模拟的宏。 - Vlad

https://dev59.com/YHNA5IYBdhLWcg3wKai3 - S.Skov

你要么全部做完，要么一个也不做。 - Brian T Hannan

Answer 1

它经常在宏中使用，这样在调用后需要加上分号，就像调用普通函数一样。

在您的示例中，您必须编写

__local_irq_save(1);

当......时

__local_irq_save(1)

如果使用do while将导致出现有关缺少分号的错误。如果没有do-while，则不会发生这种情况。如果只涉及作用域，则简单的花括号对就足够了。

- OregonGhost

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+1 这是一个更好的解释。 - Steven Sudit

太棒了。这是一个很方便的技巧！ - Toji

@OregonGhost: 当然，这是来自Linux内核。你有没有注意到Linus Torvalds对C++的看法？ - David Thornley

@AndreyT：我的回答确实缺少了if，但既然Johannes Schaub已经写过了，我想我就不再添加了。正如我在另一条评论中所写的那样，我认为要求每个if都需要花括号比使用宏技巧更能产生更好的代码。请注意，即使在宏调用之后也需要分号，这使得阅读代码和IDE更容易，因为IDE通常期望在函数调用后有一个分号。 - OregonGhost

@OregonGhost：当然，如果可以使用内联函数，它们比宏更好。我的观点是，在这里遇到非标准C90的东西的可能性最小。这真的不是很重要。 - David Thornley

Answer 2

它允许代码在此处显示：

if(a) __local_irq_save(x); else ...;

// -> if(a) do { .. } while(0); else ...;

如果他们只是使用了 { .. }，你会得到：

if(a) { ... }; else ...; 

否则将不再隶属于任何一个if语句，因为分号是下一条语句并且将else与前面的if语句分开。这将导致编译错误。

- Johannes Schaub - litb

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另一个有效的理由。另一方面，我总是在控制流语句中使用花括号，这样就不会发生这种情况。编译器错误对我来说是可以接受的。如果else与if分开而没有编译错误，那就更糟了 ;) - OregonGhost

并不总是语法错误。if( allowed ) if( ! appropriate ) __set_error(NOT_RIGHT_NOW); else __do_root_action( WIN ) ;如果使用 __set_error 宏，并使用 do{...}while(0) 的话，这将工作。如果您仅使用 {...}，则else实际上会附加到 if(allowed) 而不是 if(!appropriate)。糟糕。 - Michael Speer

@Michael Speer：不是这样的。如果__set_error使用{}，那么在__set_error后面的;将终止两个if，而else将变成孤立的——语法错误。我听说过关于误关联else的潜在问题，但我想不出一个合适的例子。也许这并不是真正可能的，只是一个城市传说。有人知道吗？ - AnT stands with Russia

@AndreyT，感谢您的纠正。我并不完全确定，也没有测试过。但这是有道理的。事实上，这就是标准的表述方式：“在 if 语句的第二种形式（包括 else 的形式）中，如果第一个子语句也是一个 if 语句，则该内部 if 语句必须包含一个 else 部分。”。 - Johannes Schaub - litb

@Michael Speer：你是个白痴。@AndreyT：感谢您的纠正。我不知道为什么在我输入时那样说话有意义。 - Michael Speer

Answer 3

do{ ... } while(0) 结构的目的是将一组语句转化为单个复合语句，可以以分号 ; 结尾。在 C 语言中，do/while 结构有一个奇怪和不寻常的属性：尽管它使用起来像一个复合语句，但它却期望在结尾处有一个 ;。C 中没有其他的复合结构具有这种属性。

由于这个属性，你可以使用 do/while 来编写多语句宏，这些宏可以安全地用作“普通”函数，而不必担心宏内部发生了什么，例如下面的示例：

if (/* some condition */)
  __local_irq_save(x); /* <- we can safely put `;` here */
else
  /* whatever */;

- AnT stands with Russia

Answer 4

答案已经给出（因此，当调用时，宏强制使用;），但我看到了另一种使用这种语句的方法：它允许在“循环”中的任何地方调用break，并在需要时提前终止。本质上是一个“goto”，你的同伴程序员不会因此而杀了你。

do {
    int i = do_something();
    if(i == 0) { break; } // Skips the remainder of the logic
    do_something_else();
} while(0);

请注意，这仍然相当令人困惑，因此我不鼓励使用。

- Toji

Answer 5

它利用宏像实际语句或函数调用一样。

语句可以是 { 表达式列表 } 或 表达式;，因此在定义需要多个表达式的宏时会遇到问题，因为如果使用 { }，则如果宏的调用者很合理地在else之前添加一个;，就会发生语法错误。

if(whatever)
  f(x);
else
  f(y);

如果f()是一个简单的宏，那就很好，但如果它是一个复杂的宏呢？你最终会得到if(...) { s1; s2; }; else ...这样的代码，而这是行不通的。因此，宏的编写者必须将其转换为真正的函数，将结构封装在单个语句中，或使用gnu扩展。 do .. while(0)模式是“封装结构”的方法。

- DigitalRoss

Answer 6

看起来它只是用于作用域。 它类似于：

if (true)
{
    // Do stuff.
}

编辑

我在你的示例中没有看到，但有可能其中一个函数调用实际上是宏定义，在这种情况下，do/while(0)和if(true)之间存在一个关键区别，即前者允许使用continue和break。

- Steven Sudit

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如果只是为了作用域，为什么还要有'do'和'while(0)'或者在这个答案中的'if(true)'呢？为什么不让开放和闭合的花括号自己站立呢？ - semaj

答案是它不仅仅是用于作用域。AndreyT和其他人已经解释了其余部分。 - Steven Sudit