C/C++ 為什么要專門設計個Do…While?
最初do ... while的出現(xiàn),更多的是作為循環(huán)控制流的一種語法糖。因為不論是while 還是 for循環(huán),都是要先判斷是否滿足進入循環(huán)體的條件的。滿足條件之后才能進入循環(huán)去執(zhí)行循環(huán)體內(nèi)的操作。
而有些時候,第一次的執(zhí)行邏輯我們不需要滿足循環(huán)條件,也要執(zhí)行。這時候就可以用do ... while。舉個例子,前幾天的LeetCode每日一題 869. 重新排序得到2的冪,剛好遇到這么一個場景:
給定正整數(shù) N ,我們按任何順序(包括原始順序)將數(shù)字重新排序,注意其前導數(shù)字不能為零。如果我們可以通過上述方式得到 2 的冪,返回 true;否則,返回 false。
- https://leetcode-cn.com/problems/reordered-power-of-2/
解題偷懶的話,可以直接用STL的排列相關的函數(shù)next_permutation來解答:
- class Solution {
- public:
- bool reorderedPowerOf2(int n) {
- auto check = [](int n) {
- return (n&(n-1)) == 0;
- };
- string s = to_string(n);
- int len = s.size();
- sort(s.begin(), s.end());
- do {
- if (s[0] == '0') {
- continue;
- }
- if (check(stoi(s))) {
- return true;
- }
- } while (next_permutation(s.begin(), s.end()));
- return false;
- }
- };
本題,在我們將字符串sort()以后,變成了字典升序,然后每次通過調(diào)用next_permutation() 修改字符串s,變成其中字母的下一個排列。當不存在下一個排列的時候(字符串已經(jīng)變成字典序逆序),返回false。
在一開始進來的時候不能。
- while (next_permutaion(s.begin(), s.end()) {
- if (s[0] == '0') {
- continue;
- }
- if (check(stoi(s))) {
- return true;
- }
- }
因為這樣會導致sort完成的那個s(升序)沒有參與到check的計算,造成遺漏。
如果不能do ... while就只能這樣寫:
- sort(s.begin(), s.end());
- if (s[0] != '0' && check(stoi(s))) {
- return true;
- }
- while (next_permutation(s.begin(), s.end())) {
- if (s[0] == '0') {
- continue;
- }
- if (check(stoi(s))) {
- return true;
- }
- }
在while執(zhí)行之前做一次check計算,然后才進入while。邏輯上當然沒問題,只是造成了代碼冗余。
當然這是do ... while最初的用法,后面程序員們集思廣益,又利用do ... while的特性發(fā)明了獨特了 do ... while(0)的特殊使用場景。
do ... while(0) 搭配宏函數(shù)的定義
C和C++語言中有宏的概念,而Java沒有,所以這個條款對Java程序員沒有用。
在C/C++中,有時候我們可能用宏來定義“函數(shù)”。我們都知道其本質(zhì)還是宏,而非函數(shù)。所以其實還是在編譯預處理階段進行代碼文本的暴力替換!而如果你定義的宏函數(shù)中的代碼,被插入的位置,附近有括號或分號,有時候常常不能如你所愿的編譯運行。
而do ... while(0)構(gòu)造的代碼塊則不會受到大括號、分號等的影響。不管你把你的宏函數(shù)放到任何地方都不會出錯。
比如Redis源碼中就有大量的這種用法,下面這段出自zmalloc的源碼:
- #define update_zmalloc_stat_alloc(__n) do { \
- size_t _n = (__n); \
- if (_n&(sizeof(long)-1)) _n += sizeof(long)-(_n&(sizeof(long)-1)); \
- if (zmalloc_thread_safe) { \
- update_zmalloc_stat_add(_n); \
- } else { \
- used_memory += _n; \
- } \
- } while(0)
do ... while(0) 中斷順序執(zhí)行的邏輯
這個條款適用于C、C++、Java等有do ... while用法的語言。由于Java中int和bool不能轉(zhuǎn)換,所以在Java中是:
- do {
- } while (false);
下面言歸正傳,關于這個用法,其實我在之前這篇文章的條款7也介紹過了。
概括一下,函數(shù)(或方法)中一段順序邏輯,依次經(jīng)歷1,2,3三個步驟,然后是其他邏輯(比如 4, 5)。其中1,如果失敗就不執(zhí)行2,2如果失敗不執(zhí)行3。就是邏輯中斷之后直接跳到4和5。容易想到的實現(xiàn)思路有三:
- 把步驟1, 2,3抽象成函數(shù)。每次判斷函數(shù)的返回值,成功才調(diào)用下一個函數(shù)。OK。這樣沒問題。但是如果這種類似的邏輯很多,就要抽成很多個函數(shù),而每個函數(shù)內(nèi)只有寥寥幾行代碼。未免啰嗦。
- 使用異常。如果是Java語言應該很習慣用異常來實現(xiàn)這個邏輯,把順序邏輯封在try catch塊里。每個步驟失敗直接throw異常。OK,C++也可以寫類似的代碼。然而C++用異常隱患很多,不如Java安全,很多工程規(guī)范都竭力避免拋異常。另外就是拋異常也不是無開銷的,而且這里只是邏輯中斷,邏輯上也不算『異常』,通過throw異常和catch異常的方式未免影響代碼可讀性……
- goto【Java沒有,C和C++有】確實看過一些代碼確實在這種場合使用過goto。當然我們要嚴厲禁止goto。這個方案直接略過。
其實還有第4種方案:do while(0)
- do {
- // 步驟1
- ...
- if (步驟1失敗) {
- break;
- }
- // 步驟2
- ...
- if (步驟2失敗) {
- break;
- }
- // 步驟3
- ...
- if (步驟3失敗) {
- break;
- }
- } while(0);
- // 步驟4
- ...
- // 步驟5
- ...
這個其實也適用于其他用do while的語言,不止C++。當然關于這個用法在C++11以后,很多人提出,用立即執(zhí)行的lambda會更好,表現(xiàn)力會更強一些:
- [...](...) { // 通過捕獲或傳參傳入一些上下文中的變量,
- // 用...替代,表示省略 ...不是語法的一部分!
- // 步驟1
- ...
- if (步驟1失敗) {
- return;
- }
- // 步驟2
- ...
- if (步驟2失敗) {
- return;
- }
- // 步驟3
- ...
- if (步驟3失敗) {
- return;
- }
- }(); // 比普通lambda表達式多了一個括號,表示立即執(zhí)行
這種匿名的、定義處立即執(zhí)行的lambda,也叫IIFE(Immediately Invoked Function Expression) ,翻譯成:立即調(diào)用函數(shù)表達式。IIFE是Javascript中的概念,見國外有些人也把C++的這種lambda表達式用法稱作IIFE,私以為可能不是C++這邊的官方說法。
Anyway,不過其實IIFE的風格,代碼量上也并沒有比do ... while(0)減少多少,而且還要額外的傳參或捕獲。支持者們認為,這里面的return中斷邏輯,要比do ... while(0)的 break表達中斷要好。這個……見仁見智吧。
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