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)運算符、邏輯運算符、賦值運算符、比較運算符等。操作數(shù)可以是一個常量，也可以是一個變量。表達(dá)式也可以沒有操作符，單獨的一個常量甚至是一個字符串，也是一個表達(dá)式。下面的字符序列都是表達(dá)式：
表達(dá)式一般用來數(shù)據(jù)計算或?qū)崿F(xiàn)某種功能的算法。表達(dá)式有2個基本屬性：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：
語句
語句是構(gòu)成程序的基本單元，一般形式如下：
重慶分公司
重慶分公司
表達(dá)式 ;
i = 2 + 3 ;表達(dá)式的后面加一個; 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，不是根據(jù)物理行，而是根據(jù)分號 ; 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：
i =
2 +
3
;代碼塊
不同的語句，使用大括號{}括起來，就構(gòu)成了一個代碼塊。C 語言允許在代碼塊里定義一個變量，這個變量的作用域也僅限于這個代碼塊內(nèi)，因為編譯器就是根據(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：
int main(void)
{
int i = 3;
printf("i=%d\n",i);
{
int i = 4;
printf("i=%d\n",i);
}
printf("i=%d\n",i);
return 0;
}
運行結(jié)果為：
i=3
i=4
i=3語句表達(dá)式的定義
GNU C 對 C 標(biāo)準(zhǔn)作了擴展，允許在一個表達(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; })語句表達(dá)式最外面使用小括號()括起來，里面一對大括號{}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)嵌語句中最后一個表達(dá)式的值。我們舉個例子，使用語句表達(dá)式求值。
int main(void)
{
int sum = 0;
sum =
({
int s = 0;
for( int i = 0; i < 10; i++)
s = s + i;
s;
});
printf("sum = %d\n",sum);
return 0;
}在上面的程序中，通過語句表達(dá)式實現(xiàn)了從1到10的累加求和，因為語句表達(dá)式的值等于最后一個表達(dá)式的值，所以在 for 循環(huán)的后面，我們要添加一個 s; 語句表示整個語句表達(dá)式的值。如果不加這一句，你會發(fā)現(xiàn) sum=0?；蛘吣銓⑦@一行語句改為100; 你會發(fā)現(xiàn)最后 sum 的值就變成了100，這是因為語句表達(dá)式的值總等于最后一個表達(dá)式的值。
語句表達(dá)式內(nèi)使用 goto 跳轉(zhuǎn)
在上面的程序中，我們在語句表達(dá)式內(nèi)定義了局部變量，使用了 for 循環(huán)語句。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)。
int main(void)
{
int sum = 0;
sum =
({
int s = 0;
for( int i = 0; i < 10; i++)
s = s + i;
goto here;
s;
});
printf("sum = %d\n",sum);
here:
printf("here:\n");
printf("sum = %d\n",sum);
return 0;
}語句表達(dá)式的亮點在于定義復(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。下面就以一個宏定義例子，讓我們來見識見識語句表達(dá)式在宏定義中的強悍殺傷力！
假如你此刻正在面試，面試職位是：Linux C 語言開發(fā)工程師。面試官給你出了一道題：
請定義一個宏，求兩個數(shù)的大值。
別看這么簡單的一個考題，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。
合格
對于學(xué)過 C 語言的同學(xué)，寫出這個宏基本上不是什么難事，使用條件運算符就能完成：
#define MAX(x,y) x > y ? x : y這是最基本的 C 語言語法，如果連這個也寫不出來，估計場面會比較尷尬。面試官為了緩解尷尬，一般會對你說：小伙子，你很棒，回去等消息吧，有消息，我們會通知你！這時候，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。這個宏能寫出來，也不要覺得你很牛 X，因為這只能說明你有了 C 語言的基礎(chǔ)，但還有很大的進(jìn)步空間。比如，我們寫一個程序，驗證一下我們定義的宏是否正確：
#define MAX(x,y) x > y ? x : y
int main(void)
{
printf("max=%d",MAX(1,2));
printf("max=%d",MAX(2,1));
printf("max=%d",MAX(2,2));
printf("max=%d",MAX(1!=1,1!=2));
return 0;
}測試程序嗎，我們肯定要把各種可能出現(xiàn)的情況都測一遍。這不，測試第4行語句，當(dāng)宏的參數(shù)是一個表達(dá)式，發(fā)現(xiàn)實際運行結(jié)果為 max=0，跟我們預(yù)期結(jié)果 max=1 不一樣。這是因為，宏展開后，就變成了這個樣子：
printf("max=%d",1!=1>1!=2?1!=1:1!=2);因為比較運算符 > 的優(yōu)先級為6，大于 !=（優(yōu)先級為7），所以展開的表達(dá)式，運算順序發(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誤，我們可以給宏的參數(shù)加一個小括號()來防止展開后，表達(dá)式的運算順序發(fā)生變化。這樣的宏才能算一個合格的宏：
#define MAX(x,y) (x) > (y) ? (x) : (y)中等
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試：
#define MAX(x,y) (x) > (y) ? (x) : (y)
int main(void)
{
printf("max=%d",3 + MAX(1,2));
return 0;
}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，但實際運行結(jié)果卻是1。我們展開后，發(fā)現(xiàn)同樣有問題：
3 + (1) > (2) ? (1) : (2);因為運算符 + 的優(yōu)先級大于比較運算符 >，所以這個表達(dá)式就變?yōu)?>2?1:2，最后結(jié)果為1也就見怪不怪了。此時我們應(yīng)該繼續(xù)修改這個宏：
#define MAX(x,y) ((x) > (y) ? (x) : (y))使用小括號將宏定義包起來，這樣就避免了當(dāng)一個表達(dá)式同時含有宏定義和其它高優(yōu)先級運算符時，破壞整個表達(dá)式的運算順序。如果你能寫到這一步，說明你比前面那個面試合格的同學(xué)強，前面那個同學(xué)已經(jīng)回去等消息了，我們接著面試下一輪。
良好
上面的宏，雖然解決了運算符優(yōu)先級帶來的問題，但是仍存在一定的漏洞。比如，我們使用下面的測試程序來測試我們定義的宏：
#define MAX(x,y) ((x) > (y) ? (x) : (y))
int main(void)
{
int i = 2;
int j = 6;
printf("max=%d",MAX(i++,j++));
return 0;
}在程序中，我們定義兩個變量 i 和 j，然后比較兩個變量的大小，并作自增運算。實際運行結(jié)果發(fā)現(xiàn) max = 7，而不是預(yù)期結(jié)果 max = 6。這是因為變量 i 和 j 在宏展開后，做了兩次自增運算，導(dǎo)致打印出 i 的值為7。
遇到這種情況，那該怎么辦呢？ 這時候，語句表達(dá)式就該上場了。我們可以使用語句表達(dá)式來定義這個宏，在語句表達(dá)式中定義兩個臨時變量，分別來暫儲 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。
#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",MAX(i++,j++));
return 0;
}在語句表達(dá)式中，我們定義了2個局部變量 _x、_y 來存儲宏參數(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次自增運算問題。
你能堅持到了這一關(guān)，并寫出這樣自帶 BGM 的宏，面試官心里可能已經(jīng)有了給你 Offer 的意愿了。但此時此刻，千萬不要驕傲！為了徹底打消面試官的心理顧慮，我們需要對這個宏繼續(xù)優(yōu)化。
優(yōu)秀
在上面這個宏中，我們定義的兩個臨時變量數(shù)據(jù)類型是 int 型，只能比較兩個整型的數(shù)據(jù)。那對于其它類型的數(shù)據(jù)，就需要重新再定義一個宏了，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?。?/p>
#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=%f\n",MAX(float,3.14,3.15));
return 0;
}在這個宏中，我們添加一個參數(shù)：type，用來指定臨時變量 _x 和 _y 的類型。這樣，我們在比較兩個數(shù)的大小時，只要將2個數(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。如果你能在面試中，寫出這樣的宏，面試官肯定會非常高興，他一般會跟你說：稍等，待會 HR 會跟你談待遇問題。
還能不能更牛逼？
如果你想薪水拿得高一點，待遇好一點，此時不應(yīng)該驕傲，你應(yīng)該大手一揮：且慢，我還可以更牛逼！
上面的宏定義中，我們增加了一個type類型參數(shù)，來兼容不同的數(shù)據(jù)類型，此時此刻，為了薪水，我們應(yīng)該把這個也省去。如何做到？使用typeof就可以了，typeof是GNU C新增的一個關(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??！
#define max(x, y) ({ \
typeof(x) _x = (x); \
typeof(y) _y = (y); \
(void) (&_x == &_y);\
_x > _y ? _x : _y; })在這個宏定義中，使用了 typeof 關(guān)鍵字用來獲取宏的兩個參數(shù)類型。干貨在(void) (&x == &y);這句話，簡直是天才般的設(shè)計！一是用來給用戶提示一個警告，對于不同類型的指針比較，編譯器會給一個警告，提示兩種數(shù)據(jù)類型不同；二是，當(dāng)兩個值比較，比較的結(jié)果沒有用到，有些編譯器可能會給出一個warning，加個(void)后，就可以消除這個警告！
此刻，面試官看到你的這個宏，估計會倒吸一口氣：乖乖，果然是后生可畏，這家伙比我還牛逼！你等著，HR待會過來跟你談薪水！
恭喜你，拿到offer了！
語句表達(dá)式，作為 GNU C 對 C 標(biāo)準(zhǔn)的一個擴展，在內(nèi)核中，尤其是在內(nèi)核的宏定義中，被大量的使用。使用語句表達(dá)式定義宏，不僅可以實現(xiàn)復(fù)雜的功能，還可以避免宏定義帶來的一些歧義和漏洞。比如在 Linux 內(nèi)核中，max_t 和 min_t 的宏定義，就使用了語句表達(dá)式：
#define min_t(type, x, y) ({ \
type __min1 = (x); \
type __min2 = (y); \
__min1 < __min2 ? __min1 : __min2; })
#define max_t(type, x, y) ({ \
type __max1 = (x); \
type __max2 = (y); \
__max1 > __max2 ? __max1 : __max2; })除此之外，在 Linux 內(nèi)核、GNU 開源軟件中，你會發(fā)現(xiàn)，還有大量的宏定義使用了語句表達(dá)式。通過本節(jié)教程的學(xué)習(xí)，相信大家以后再碰到這種使用語句表達(dá)式定義的宏，肯定就知道是怎么回事了，心中有丘壑，再也不用慌。
本教程根據(jù) C語言嵌入式Linux高級編程視頻教程 第05期 改編，電子版書籍可加入QQ群：475504428 下載，更多嵌入式視頻教程，可關(guān)注：
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