宏打印函数

1、宏打印函数

　　在我们的嵌入式开发中，使用printf打印一些信息是一种常用的调试手段。但是，在打印的信息量比较多的时候，就比较难知道哪些信息在哪个函数里进行打印。特别是对于异常情况的打印，我们需要快速定位到异常情况的位置。这时候我们可以使用宏定义来封装一个宏打印函数，这个宏打印函数可以显示打印信息所在的文件、行数、函数名、日期、时间等信息。如：

#define DBG_PRINTF(fmt, args...)  \
{\
    printf("<<File:%s  Line:%d  Function:%s  DATE:%s  TIME:%s>> ", __FILE__, __LINE__, __FUNCTION__, __DATE__, __TIME__);\
    printf(fmt, ##args);\
}

　　其中，__FILE__、__LINE__、__FUNCTION__这三个宏是编译器内置宏定义，分别代表调试信息所在文件、行号、函数。常用的宏还有：__DATE__、__TIME__，分别代表当前的编译日期与时间。

　　第二条printf中的##符号是为了处理args不代表任何参数的情况。如：　　

DBG_PRINTF("Hello world");

　　当不加##符号是，以上宏的第二条语句被拓展为：

printf("Hello world\n", ); 

　　可见，多出了一个逗号，这个逗号是多余的。加上##符号后，以上宏的第二条语句被拓展为：

printf("Hello world\n");

 这才是我们想要的结果。其实这些结果我们通过查看预处理文件可以清晰的知道：

 

 

　　 最后需要注意的是，这个DBG_PRINTF还是与printf不一样的。DBG_PRINTF宏是两条语句的组合，无返回值；而printf的原型是：

int printf (const char *__format, ...) 

　　但是我们一般都很少使用printf的返回值，所以DBG_PRINTF的用法与printf函数基本一致。

2、打印调试宏开关

　　通常情况下，一些打印调试信息只是在我们调试阶段需要的，在程序发布阶段是不需要的。所以，为了避免打印调试信息带来的资源开销，我们可以把这些打印调试语句给注释掉。

　　一种方法是逐句进行注释，这是一种比较低效的方法。比较高效的方法就是添加调试宏开关，利用条件编译来选择打印/不打印调试信息。比如我们可以把上面的代码改造为：

#define  DEBUG   1  

#if DEBUG
  #define DBG_PRINTF(fmt, args...)  \
  {\
    printf("<<File:%s  Line:%d  Function:%s>> ", __FILE__, __LINE__, __FUNCTION__);\
    printf(fmt, ##args);\
  }
#else
  #define DBG_PRINTF(fmt, args...)   
#endif 

　　根据DEBUG宏的值来选择对应的打印宏函数。当DEBUG的值为1时启动相关的打印调试语句，DEBUG的值为0时则关闭打印调试语句。这样我们就可以很方便的通过设置DEBUG宏的值来启动与关闭我们整个工程的DBG_PRINTF打印调试信息。

　　（1）、do{}while(0)

　　其实，上面我们封装的打印宏DBG_PRINTF还有一点缺陷，比如我们与if、else使用的时候，会有这样的一种使用情况：

　　此时会报语法错误。为什么呢？同样的，我们可以先来看一下我们的demo代码预处理过后，相应的宏代码会被转换为什么。如：

 　　这里我们可以看到，我们的if、else结构代码被替换为如下形式：

if(c)
{ /* ....... */ };
else
{ /* ....... */ }; 

　　显然，出现了语法错误。if之后的大括号之后不能加分号，这里的分号其实可以看做一条空语句，这个空语句会把if与else给分隔开来，导致else不能正确匹配到if，导致语法错误。

　　为了解决这个问题，有几种方法。第一种方法是把分号去掉。第二种方法是在if之后使用DBG_PRINTF打印调试时总是加{}。

　　第一种方法：把分号去掉。代码变成：

　　第二种方法：在if之后使用DBG_PRINTF打印调试时总是加{}。代码变成：

 　　以上两种方法都可以正常编译、运行了。

　　但是，我们C语言中，每条语句往往以分号结尾；并且，总有些人习惯在if判断之后只有一条语句的情况下不加大括号；而且我们创建的DBG_PRINTF宏函数的目的就是为了对标printf函数，printf函数的使用加分号在任何地方的使用都是没有问题的。

　　基于这几个原因，我们有必要再对我们的DBG_PRINTF宏函数进行一个改造。

　　下面引入do{}while(0)来对我们的DBG_PRINTF进行一个简单的改造。改造后的DBG_PRINTF宏函数如下：

#define DBG_PRINTF(fmt, args...)  \
do\
{\
    printf("<<File:%s  Line:%d  Function:%s>> ", __FILE__, __LINE__, __FUNCTION__);\
    printf(fmt, ##args);\
}while(0)

 这里的do...while循环的循环体只执行一次，与不加循环是效果一样。并且，可以避免了上面的问题。预处理文件：

　　我们的宏函数实体中，while(0)后面不加分号，在实际调用时补上分号，既符合了C语言语句分号结尾的习惯，也符合了do...while的语法规则。

　　使用do{}while(0)来封装宏函数可能会让很多初学者看着不习惯，但必须承认的是，这确确实实是一种很常用的方法。

　　在STM32的HAL库中搜索while(0)：

 

　　在Linux源码中搜索while(0)：

　　可见，在实际应用中，do{}while(0)用的很多。

3、#运算符与##运算符

　　#号作为一个预处理运算符，可以把记号转换成字符串。

　　例如，如果A是一个宏形参，那么#A就是转换为字符串"A"的形参名。这个过程称为字符串化（stringizing）。以下程序演示这个过程：

 

　　##运算符可以把两个记号组合成一个记号。以下程序演示这个过程：

 

　　这个运算符用得很多。如：