c 语言里 ctype.h 实现的问题

一个函数的调用开销抵得上上千个CPU指令周期！！

我们写普通应用时应该以可读性为主，仅在必要的时候才进行性能优化。但这种非常low-level的代码必须严格对待效率问题。所以这个问题用宏来实现是最好的方式。

相比if语句，用宏+查表法实现可能第一次执行会比if语句慢，因为要把整张表加载到高速缓存，但之后的每一次调用都将比if语句快，更比函数方式快N倍。

补充回答

首先，“查表查表”，指的是什么样的一张表呢？是这么一张表：

static const short ctype_tab[257] = { 0, / EOF /

_BB, _BB, _BB, _BB, _BB, _BB, _BB, _BB,
_BB, _CN, _CN, _CN, _CN, _CN, _BB, _BB,
_BB, _BB, _BB, _BB, _BB, _BB, _BB, _BB,
_BB, _BB, _BB, _BB, _BB, _BB, _BB, _BB,
_SP, _PU, _PU, _PU, _PU, _PU, _PU, _PU,
_PU, _PU, _PU, _PU, _PU, _PU, _PU, _PU,
XDI, XDI, XDI, XDI, XDI, XDI, XDI, XDI,
XDI, XDI, _PU, _PU, _PU, _PU, _PU, _PU,
_PU, XUP, XUP, XUP, XUP, XUP, XUP, _UP,
_UP, _UP, _UP, _UP, _UP, _UP, _UP, _UP,
_UP, _UP, _UP, _UP, _UP, _UP, _UP, _UP,
_UP, _UP, _UP, _PU, _PU, _PU, _PU, _PU,
_PU, XLO, XLO, XLO, XLO, XLO, XLO, _LO,
_LO, _LO, _LO, _LO, _LO, _LO, _LO, _LO,
_LO, _LO, _LO, _LO, _LO, _LO, _LO, _LO,
_LO, _LO, _LO, _PU, _PU, _PU, _PU, _BB,

};
此数组长度257，实际只初始化了前面129个元素。但是实际用来判断的_Ctype是截取了该数组的后面256个元素：

const short *_Ctype = &ctype_tab[1];
忽略掉那个EOF的0，注意看上面的128个元素。这实际上是对整个ASCII表进行了归类。比如_LO表示小写字母，_UP表示大写字母，_DI表示数字，这些宏常量都已经在前面定义了的。注意对于数字，他并不是用的_DI，而是XDI，这代表这些数字同时代表十进制数字+十六进制数字，同理，字母中的A-F和a-f也不是_UP或_LO而是XUP和XLO，表示它们即是字母又是十六进制数字。

这样分类之后，它又是怎么判断一个字符的属性的呢？主要的技巧是每个类别的常量之间是互斥的，把它们的值转成二进制以后，每个常量的1的位置是不同的。例如_LO的值是0x10，二进制是1 0000，1在右数第五位，而其他的几个常量中的1全部与它不同，不信你可以自己验证一下（几个组合常量除外）。

实际上，它是从_XD（代表十六进制数字的常量）到_XA（代表编码超过128的那些ASCII超集字符），每个常量都是前一个的2倍。2倍在二进制中相当于把1向左挪动了一位，这样每一个常量中的1就错开了。

这种技巧在编程中有一个专门的名字：掩码，英文名字是Mask，它除了可以判断一个值是不是某个我期望的值之外，还能很容易地进行组合判断。比如g是小写字母，而a不仅是小写字母，还是一个十六进制数字。

判断的时候，只要把实际值与预先定义的掩码进行与操作，然后判断结果是否不为0即可。

例如，你拿到一个小写字母g，它在该表中对应的值是_LO即0x10，二进制为1 0000，（请自行对照着ASCII码表来看），此时把它与_LO相与，即10000 & 10000，由于第五位都是1，所以结果不为0，表示它是一个小写字母。

如果你拿到的不是一个小写字母，例如是大写字母G，它在该表中对应的值是_UP即0x02（二进制10），此时把它与_LO相与，即10 & 10000，结果为0，表示它不是一个小写字母。其他同理。

如果你拿到一个具有组合属性的字符，例如a，它在表中对应的值是XLO，这是一个由_XD和_LO进行或操作得到的组合值，即10 | 10000，得到的结果为10010，也就是十六进制的0x12。多个掩码之间进行或操作就相当于为它们赋予了多重属性，因为它们的二进制上有多个位置同时为1，这样它们就可以在多种判断中返回不为0的结果。以a为例，它与_LO进行与操作时结果不为0，表示它是一个小写字母，同时它与_XD进行与操作时结果也不为0，因此它也是一个十六进制数字。

基本原理就是这样。掩码其实很常见，比如对IP地址的网段的判断（子网掩码）、Windows的GDI编程中为画刷设置属性、某些系统中对角色权限的判断，等等。

最后，对于你的为什么要使用十六进制来定义的疑惑，实际上是为了清晰，一看就知道这些定义的是掩码。如果用二进制则太长，用十进制则不够直观（别忘了我们是程序员，天生对十六进制更加敏感）。