min宏定义探究

时间:2021-12-06 20:19:57

min宏定义探究

在GCC的文档中建议使用如下的min宏定义:
引用:#define min(X,Y)  /
(__extension__  /
({  /
   typeof(X) __x=(X), __y=(Y);   /
   (__x<__y)?__x:__y;  /
}) /
)

本文讨论了这样作法的意义。
    1、传统的min带来的副作用
    2、GCC中的({statement list})的扩展
    3、typeof(expression)
    4、__extension__的含义
    5、使用typeof和({})实现min,避免了副作用

附录1、旧版本的的GCC中的的解决方法
附录2、C++中使用template的解决方法

1、传统的min带来的副作用

min通常被定义成这样的宏:
#define min(X,Y) ((X) < (Y) ? (X) : (Y))

这种定义会带来一些副作用,看下面的例子:

int x = 1, y = 2;
int main()
{
   printf("min=%d/n", min(x++, y++) );
   printf("x = %d, y = %d/n", x, y);
}

执行完min(x++、y++),我们期望x的值为2,y的值为3。

但是,实际的结果是,执行完mini(x++、y++)后,x的值为3,y的值为3,原因在于宏展开后x++被执行了两次:

引用:
int x = 1, y = 2;
int main()
{
   printf("min=%d/n", x++ < y++ ? x++ : y++);
   printf("x = %d, y = %d/n", x, y);
}

2、GCC中的({statement list})的扩展
({statement list})是一个表达式,逗号表达式类似,但是功能更强,({与})中可以包含有多条语句(可以是变量定义、复杂的控制语句),该表达式的值为statement list中最后一条语句的值,举例:

int main()
{
    int result = ({
     int i, sum = 0;
     for (i = 1; i <= 100; i++)
          sum+= i;
     sum;
    })

    printf("result=%d/n", result);
}

运行结果:
result=5050

3、typeof(expression)
typeof(expression)用来获取expression的类型 ,举例:

int main()
{
   int integer;
   typeof(100) i;  /* 表达式100的类型是int,定义了int型变量i */
   typeof(integer) j; /* 表达式integer的类型是int,定义了int型变量j */

   i = 1;
   j = 2;
}

4、__extension__的含义
GCC引入了很多标准C中的没有的扩展,如({和)},GCC提供了pednatic选项用于检测程序是否使用了GCC的扩展,当使用pedantic选项编译如下程序时

int main()
{
    int result = ({
     int i, sum = 0;
     for (i = 1; i <= 100; i++)
          sum+= i;
     sum;
    })

   printf("result=%d/n", result);
}

编译器发出警告:
$ cc -pedantic test.c
test.c: 在函数 ‘main’ 中:
test.c:9: 警告:ISO C 不允许在表达式中使用花括号组

编译器提醒程序员,这段C程序使用了不符合ISO C标准的语法,如果使用其他的编译器(非GCC)编译这段代码有能会出错。在所有使用GNU 扩展关键字的表达式之前加__extension__ 关键字后,使用pedantic选项编译时,编译器就不再发出警告信息:

int main()
{
    int result = __extension__({
      int i, sum = 0;
      for (i = 1; i <= 100; i++)
        sum+= i;
      sum;
    })

    printf("result=%d/n", result);
}

$ cc -pedantic test.c
$ 编译成功!

5、使用typeof和({})实现min,避免了副作用

#define min(X,Y) /
({  /
typeof(X) __x=(X), __y=(Y);  /
(__x<__y)?__x:__y;  /
})

使用传统的min会出现问题的例子:

int x = 1, y = 2;;
int main()
{
   printf("min=%d/n", min(x++, y++));
   printf("x = %d, y = %d/n", x, y);
}

它被扩展为
引用:
int x = 1, y = 2;;
int main()
{
   printf("min=%d/n", ({
       typeof(x) __x = (x++), __y = (y++);  /* 定义了两个整形变量 */
       (__x<__y)?__x:__y;
   })
   );
   printf("x = %d, y = %d/n", x, y);
}


在执行min(x++, y++)期间,x++和y++只执行了一次,因而结果是正确的。

附录1、旧版本的的GCC中的的解决方法
旧版本的GCC提供了两个内置的运算操作符:<?和>?, <?返回两个操作数中较小的一个,>?返回两个操作数中较大的一个,使用这两个操作符定义的min如下:

#define min(x, y) ((x) <? (y))
#define max(x, y) ((x) >? (y))
但是新版本的GCC文档中宣称:现在这两个运算操作符已经过时了,建议大家不要使用。

附录2、C++中使用template的解决方法
template <class type>
type min(type a, type b)
{
     return a < b ? a : b;
}

来源:
http://www.chinaunix.net/jh/23/934870.html

add linux kernel min, max define:
include/linux/kernel.h

/*
 * min()/max() macros that also do
 * strict type-checking.. See the
 * "unnecessary" pointer comparison.
 */
#define min(x,y) ({ /
        typeof(x) _x = (x);     /
        typeof(y) _y = (y);     /
        (void) (&_x == &_y);            /
        _x < _y ? _x : _y; })

#define max(x,y) ({ /
        typeof(x) _x = (x);     /
        typeof(y) _y = (y);     /
        (void) (&_x == &_y);            /
        _x > _y ? _x : _y; })

 

   Min和Max宏:
  
  /*
  * min()/max() macros that also do
  * strict type-checking.. See the
  * "unnecessary" pointer comparison.
  */
  #define min(x,y) ({ typeof(x) _x = (x); typeof(y) _y = (y); (void) (&_x == &_y); _x < _y ? _x : _y; })
  #define max(x,y) ({ typeof(x) _x = (x); typeof(y) _y = (y); (void) (&_x == &_y); _x > _y ? _x : _y; })
  /*
  * ..and if you can't take the strict
  * types, you can specify one yourself.
  *
  * Or not use min/max at all, of course.
  */
  #define min_t(type,x,y) ({ type __x = (x); type __y = (y); __x < __y ? __x: __y; })
  #define max_t(type,x,y) ({ type __x = (x); type __y = (y); __x > __y ? __x: __y; })
  不是感觉跟我们用的有些不一样啊:
  (void) (&_x == &_y);
   (void) (&_x == &_y)这句话本身都执行程序来讲完全是一句废话,它的作用在于,本身我们无法做这样的操作typeof(_x)==typeof(_y),所以 故意判断他们2个的地址指针是否相等,显然是不可能相等,但是如果_x和_y的类型不一样,其指针类型也会不一样,2个不一样的指针类型进行比较操作,会 抛出一个编译警告。也就是说char *p; int *q; 然后p==q;,这个判断因为一个是char*一个是int*,会在编译时产生一个warning。巧妙就巧妙在这里。
  由于内核是很多开发着一起开发的,其中还有一些其他的实现,就跟我们平常用的一样:
  #define min(a,b) (((a) < (b)) ? (a) : (b))
  试想:
  min(++a,++b) ==> ((++a)<(++b))?(++a):(++b)
  是不是就有问题了,传入的参数被加了两次。