C/C++如何写调试宏

1. 调试宏以及测试

在写代码时，不可避免需要打印提示、警告、错误等信息，且要灵活控制打印信息的级别。另外，还有可能需要使用宏来控制代码段（主要是调试代码段）是否执行。为此，本文提供一种调试宏定义方案，包括打印字符串信息LOG1宏和格式化打印LOG2宏，且能通过宏控制代码段执行。完整代码如下：

#ifndef __DEBUG_H__
#define __DEBUG_H__

#include 
#include 
#include 

// 定义日志级别枚举
enum LogLevel
{
    DEBUG,
    INFO,
    WARN,
    ERROR,
    FATAL
};

// 全局日志级别变量声明
extern LogLevel globalLogLevel;

// 定义日志宏1
#define LOG1(level, message) do { \
    if (level >= globalLogLevel) { \
        std::cout << "[" #level "] " << __func__ << ":" << __LINE__ << " " << message << std::endl; \
    } \
} while (0)

// 定义日志宏2
// stdout带缓冲，按行刷新，fflush(stdout)强制刷新
// stderr不带缓冲，立刻刷新到屏幕
#define LOG2(level, format, args...) do { \
    if (level >= globalLogLevel) { \
        fprintf(stderr, "[" #level "] %s:%d " format "\r\n", __func__, __LINE__, ##args); \
    } \
} while (0)

// 通过宏控制调试代码是否执行
#define EXECUTE

#ifdef EXECUTE
#define DEBUG_EXECUTE(code) {code}
#else
#define DEBUG_EXECUTE(code)
#endif

#endif

在main文件进行宏定义测试，需要定义全局日志级别，以INFO为例，则DEBUG信息不打印。测试文件如下：

#include "debug.h"

// 全局日志级别变量定义
LogLevel globalLogLevel = INFO;

int main(void)
{
    LOG1(DEBUG, "DEBUG message");
    LOG1(INFO, "INFO message");
    LOG1(WARN, "WARN message");
    LOG1(ERROR, "ERROR message");
    LOG1(FATAL, "FATAL message");

    int num = 10;
    LOG2(INFO, "num: %d", num);

    DEBUG_EXECUTE(
        LOG2(ERROR, "debug execute");
    )
}

2. 宏定义小细节

2.1 #和##

两者都是预处理运算符

• #是字符串化运算符，将其后的宏参数转换为用双括号括起来的字符串。
• ##是符号连接运算符，用于连接两个标记（标记不一定是宏变量，可以是标识符、关键字、数字、字符串、运算符）为一个标记。

在第一章中使用#把日志级别变量转为字符串，##的作用是在可变参数为0是，删除前面的逗号，只输出字符串。

2.2 do while(0)

do while常用来做循环，而while参数为0，表示这样的代码肯定不是做循环用的，它有什么用呢？

1. 辅助定义复杂宏，避免宏替换出错

假如你定义一个这样宏，本意是调用DOSOMETHING时执行两个函数。

#define DOSOMETHING() \
			func1(); \
			func2();

但在类似如下使用宏的代码，宏展开时func2无视判断条件都会执行。

if (0 < a)
	DOSOMETHING();

// 宏展开后
if (0 < a)
    func1();
func2();

优化一下，用{}包裹宏是否可行呢？如下：

#define DOSOMETHING() { \
			func1(); \
			func2();}

由于我们写代码习惯在语句后加分号，你可能会有如下的展开后编译错误。

if(0 < a)
    DOSOMETHING();
else
   ...

// 宏展开后

if(0 < a)
{
    func1();
    func2();
}; // 错误处
else
    ...

而do while (0)则能避免这些错误，所以复杂宏定义经常使用它。

2. 消除分支语句或者goto语句，提高代码的易读性

如果在一个函数中开始要分配一些资源，然后在中途执行过程中如果遇到错误则退出函数，当然，退出前先释放资源，我们的代码可能是这样：

bool Execute()
{
   // 分配资源
   int *p = new int;
   bool bOk(true);
 
   // 执行并进行错误处理
   bOk = func1();
   if(!bOk) 
   {
      delete p;   
      p = NULL;
      return false;
   }
 
   bOk = func2();
   if(!bOk) 
   {
      delete p;   
      p = NULL;
      return false;
   }
 
   // 执行成功，释放资源并返回
    delete p;   
    p = NULL;
    return true;
   
}

这里一个最大的问题就是代码的冗余，而且我每增加一个操作，就需要做相应的错误处理，非常不灵活。于是我们想到了goto:

bool Execute()
{
   // 分配资源
   int *p = new int;
   bool bOk(true);
 
   // 执行并进行错误处理
   bOk = func1();
   if(!bOk) goto errorhandle;
 
   bOk = func2();
   if(!bOk) goto errorhandle;
 
   // 执行成功，释放资源并返回
    delete p;   
    p = NULL;
    return true;
 
errorhandle:
    delete p;   
    p = NULL;
    return false;
   
}

代码冗余是消除了，但是我们引入了C++中身份比较微妙的goto语句，虽然正确的使用goto可以大大提高程序的灵活性与简洁性，但太灵活的东西往往是很危险的，它会让我们的程序捉摸不定，那么怎么才能避免使用goto语句，又能消除代码冗余呢，请看do...while(0)：

bool Execute()
{
   // 分配资源
   int *p = new int;
 
   bool bOk(true);
   do
   {
      // 执行并进行错误处理
      bOk = func1();
      if(!bOk) break;
 
      bOk = func2();
      if(!bOk) break;
 
   }while(0);
 
    // 释放资源
    delete p;   
    p = NULL;
    return bOk;
   
}

3. 使用代码块，代码块内定义变量，不用考虑变量重复问题

显而易见。

4. 参考博文

https://blog.csdn.net/keep_contact/article/details/127838298

• 1. 调试宏以及测试
• 2. 宏定义小细节
•     2.1 #和##
•     2.2 do while(0)
• 4. 参考博文

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