如何在 C 中的宏中使用 switch 语句？答案

【问题标题】：How to use switch statement inside a macro in C?如何在 C 中的宏中使用 switch 语句？
【发布时间】：2018-09-08 20:51:36
【问题描述】：

我想在 C 中的宏中使用 switch 语句。我有以下代码段：

enum errors {
    ERROR_NO_MEMORY,
    ERROR_INVALID_INDEX,
    ERROR_INVALID_VALUE
};

#define MSG_NO_MEMORY       "could not allocate memory"
#define MSG_INVALID_INDEX   "index out of bounds"
#define MSG_INVALID_VALUE   "invalid value passed as input"

#define MESSAGE(err)                    \
    switch (err) {                      \
        case ERROR_NO_MEMORY:           \
            return MSG_NO_MEMORY;       \
        case ERROR_INVALID_INDEX:       \
            return MSG_INVALID_INDEX;   \
        case ERROR_INVALID_VALUE:       \
            return MSG_INVALID_VALUE;   \
    }                                   \

#define THROW_ERROR(err)                                                        \
    fprintf(stderr, "Error in %s:%d: %s.\n", __FILE__, __LINE__, MESSAGE(err)); \
    exit(EXIT_FAILURE);       \

但是，这会引发错误消息，更具体地说：

错误：“switch”之前的预期表达式

为什么会发生这种情况，以及在 C 中的宏中使用 switch 的正确方法是什么？

【问题讨论】：

这个宏怎么用？
@tkausl 请检查已编辑的问题。
宏以`\`结尾：不好
您不能像使用函数一样使用宏。请改用函数。
如果一个函数可以完成这项工作，就不要使用宏。这里没有理由使用宏。这显然是一个 XY 问题。

标签： c switch-statement c-preprocessor

【解决方案1】：

您不能从宏中return 并期望它的行为类似于函数。宏代码在您的代码中逐字扩展，所以现在您在 printf 的最后一个参数中有一个 switch/case 和一堆 return 语句！

此外，在这里使用宏没有任何好处，因为您没有在其中使用标记粘贴、字符串或其他宏，例如 __FILE__ 或 __LINE__（与使用它们的 THROW_ERROR 宏相反）。

相反，定义一个MESSAGE（或更好：message）函数：

const char *message(int code)
{
       switch (err) {                      
        case ERROR_NO_MEMORY:           
           return MSG_NO_MEMORY;       
        case ERROR_INVALID_INDEX:       
          return MSG_INVALID_INDEX;   
        case ERROR_INVALID_VALUE:       
          return MSG_INVALID_VALUE;   
     }            
    return "unknown error";  // just in case no code matches
}

并将其传递给printf

顺便说一句，将 THROW_ERROR 宏括在大括号内，因为有 2 个语句：

#define THROW_ERROR(err)  do { \
    fprintf(stderr, "Error in %s:%d: %s.\n", __FILE__, __LINE__, message(err)); \
    exit(EXIT_FAILURE); } while(0)

如果你这样做：

if (fail_code) THROW_ERROR(12);

那么出错时只执行fprintf语句，无论如何都会发生exit！

【讨论】：

【解决方案2】：

您误解了 C 中的宏。它只是文本替换。

你需要为它使用函数：

inline const char *MESSAGE(int code)
{
    switch (err) 
    {                      
        case ERROR_NO_MEMORY:           
            return MSG_NO_MEMORY;       
        case ERROR_INVALID_INDEX:       
            return MSG_INVALID_INDEX;   
        case ERROR_INVALID_VALUE:       
            return MSG_INVALID_VALUE;   
    }
    return "";
}

你当然可以创建疯狂的三元宏：

#define MESSAGE(err) (err == ERROR_NO_MEMORY ? MSG_NO_MEMORY : err == ERROR_INVALID_INDEX ? MSG_INVALID_INDEX : .... )

【讨论】：

【解决方案3】：

使用表达式语句扩展（在 gcc、clang 和 tinycc 上实现），您可以：

#define MESSAGE(err) \
    ({ int MESSAGE; switch(err){ \
         case ERROR_NO_MEMORY:           \
                MESSAGE = MSG_NO_MEMORY;       \
            case ERROR_INVALID_INDEX:       \
                MESSAGE = MSG_INVALID_INDEX;   \
            case ERROR_INVALID_VALUE:       \
                MESSAGE = MSG_INVALID_VALUE;   \
         }; MESSAGE; })

当然，这不是“可移植的”标准 C。可移植地，您可以使用内联函数（几乎没有变化）或带有嵌套三元表达式的宏：

#define MESSAGE(err) \
    ( err==ERROR_NO_MEMORY ? MSG_NO_MEMORY  \
      : err==ERROR_INVALID_INDEX ? MSG_INVALID_INDEX \
      : err==ERROR_INVALID_VALUE ? MSG_INVALID_VALUE \
      : 0 )

【讨论】：

谢谢你，有趣的方法。

【解决方案4】：

这是一种有点不同的方法，但您可以利用宏连接。

首先，你必须重新命名你的错误字符串，例如

// note the name is MSG + the error enum symbol
#define MSG_ERROR_NO_MEMORY       "could not allocate memory"
#define MSG_ERROR_INVALID_INDEX   "index out of bounds"
#define MSG_ERROR_INVALID_VALUE   "invalid value passed as input"

然后您可以利用macro concatenation 将宏MESSAGE 定义为

#define MESSAGE(code) MSG_##code

此宏将“MSG_”与作为参数给出的文字连接起来。最后，您可以直接使用您的THROW_ERROR

#define THROW_ERROR(err) printf("Error %", MESSAGE(err));

THROW_ERROR(ERROR_NO_MEMORY);
// expanded to -> printf("Error %", "could not allocate memory")

所以这是完整的工作示例。

enum errors {
    ERROR_NO_MEMORY,
    ERROR_INVALID_INDEX,
    ERROR_INVALID_VALUE
};

#define MSG_ERROR_NO_MEMORY       "could not allocate memory"
#define MSG_ERROR_INVALID_INDEX   "index out of bounds"
#define MSG_ERROR_INVALID_VALUE   "invalid value passed as input"

#define MESSAGE(code) MSG_##code

#define THROW_ERROR(err)                                                        \
    fprintf(stderr, "Error in %s:%d: %s.\n", __FILE__, __LINE__, MESSAGE(err)); \
    exit(EXIT_FAILURE);       \

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main() {
    THROW_ERROR(ERROR_NO_MEMORY);   
    return 0;
}

【讨论】：