这两个简单的C语言宏定义，能够在程序运行前，找到错误代码

moboyou 2025-06-10 00:01 18 浏览

今天翻看 Linux 内核源代码时，发现两行非常有意思的C语言代码，如下：

#define BUILD_BUG_ON_ZERO(e) (sizeof(struct { int:-!!(e); }))
#define BUILD_BUG_ON_NULL(e) ((void *)sizeof(struct { int:-!!(e); }))

这两行C语言代码有什么含义呢？

要理解这两行C语言代码，关键就是理解 int:-!!(e) ，但是“:-!!”符号看起来很陌生，C语言中似乎并没有这样的符号。其实不是的，“:-!!”这几个符号都是C语言中的基本符号组成的。

首先，不应该将“:”与 int 剥离，所以 int:-!!(e) 应该这么看，int: (-!!(e))，这就清楚了，显然是位域（bitfield）的定义方法，其中 -!!(e) 是位域的长度。

对于 -!!(e)，应该将 e 看作是一个条件表达式，此时 !! 符号可以将其转换为布尔值（即0或者1，读者自己思考原因）。在C语言中，非零即可认为是真，因此 2，3，88 等都看看作真。在本例中，定义位域时，长度不应该超过 int 的宽度，所以如果没有 !! 符号，BUILD_BUG_ON_XX 宏的适用范围就很小了。

现在明白了，!!(e) 的值要么是 0，要么是 1。再考虑前面的负号，-!!(e) 要么是 0，要么是 -1，即对于 int:-!!(e) 来说，只有两种情况：

int: 0
// 或者
int: -1

显然，位域的长度不能是负数，所以如果表达式 e 为真时，宏 BUILD_BUG_ON_XX 就是非法的了，在编译阶段就会报错。

“编译时”和“运行时”

从某种程度上来看，上述C语言宏可以看作是编译时的 assert()。有读者可能会问，既然如此，为什么不直接使用 assert()，而是花大力气自定义呢？

读者应该注意“编译时”这个关键词，BUILD_BUG_ON_XX 宏在编译阶段就可以检查错误，这就能确保程序员能够在程序运行之前发现错误，并修改相关的C语言代码。与之对应的， assert() 只能在程序运行时检查错误，程序运行时出错就麻烦了，至少需要程序员编写相应的错误处理逻辑C语言代码。

如果能够在程序开发阶段发现错误，是多么美好的一件事啊。

那 assert() 就没有存在的必要了？暂时还不是，对于 BUILD_BUG_ON_XX 宏中的条件表达式 e，目前的C语言语法只支持常量表达式，对于变量表达式就无能为力了，只能使用 assert()，例如：

int a = 1;
BUILD_BUG_ON_ZERO(1<0); // 合法
BUILD_BUG_ON_ZERO(a<0); // 非法
assert(a<0); // 合法

读者可能会问，BUILD_BUG_ON_XX 宏只能判断常量表达式，那它还有什么应用价值呢？毕竟两个常量的对比谁会弄错呢？BUILD_BUG_ON_XX 宏当然有应用价值，而且还挺好用，下一节将结合实例讨论，敬请关注。

事实上，这种借助C语言语法的实现编译时判断的技巧有很多种，例如:

它们的原理和作用都是类似的，留给读者自己分析了，这里不再赘述。

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宏程序代码一览表

这两个简单的C语言宏定义，能够在程序运行前，找到错误代码

这两行C语言代码有什么含义呢？

“编译时”和“运行时”

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