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标题: 对min(a,b)这个宏的讨论 [打印本页]

作者: missjiang 时间: 2007-05-12 15:57
标题: 对min(a,b)这个宏的讨论
在GCC的文档中建议使用如下的min宏定义：

#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))

复制代码

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);
}

复制代码

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：

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

复制代码

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;
}

复制代码

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);
}

复制代码

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

复制代码

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！

复制代码

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; \
})

复制代码

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);
}

复制代码

它被扩展为

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))

复制代码

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;
}

作者: mik 时间: 2007-05-12 16:15
顶~ 很好很清楚

作者: 白天晒太阳 时间: 2007-05-12 16:23

作者: missjiang 时间: 2007-05-12 17:15
像这样的写法：func(i++, i++)带来的问题，可以被看作是由i++、++i的副作用引起的。

使用传统的min导致上述程序出现问题的原因在于：x++被错误的执行了两次，这应该归结于宏的副作用，而与i++、++i的副作用无关。即使不使用i++、++i，宏min(a,b)执行时a、b之间的较小者被执行两次的副作用也是存在的，比如说：

int funcX()
{
printf("This is func X\n");
return 1;
}
int funcY()
{
printf("This is func Y\n");
return 2;
}
int main()
{
min(funcX(), funcY());
}

复制代码

程序执行时，"This is func X"被打印了两次，显然不是我们期望的。

当然，我们可以保守的使用：

int main()
{
int x = funcX();
int y = funcY();
min(x, y);
}

复制代码

显然，使用gcc文档中建议的min，可以使代码比较简洁。

作者: emacsnw 时间: 2007-05-12 17:56

原帖由 missjiang 于 2007-5-12 01:15 发表
像这样的写法：func(i++, i++)带来的问题，可以被看作是由i++、++i的副作用引起的。

使用传统的min导致上述程序出现问题的原因在于：x++被错误的执行了两次，这应该归结于宏的副作用，而与i++、++i的副作用 ...

这贴不错，顶一个。
为了可移植性，一般还要定义一个非GNUC版本的MIN/MAX，不知道怎样才能比较好的避免这个side effect？
作者: mingyanguo 时间: 2007-05-12 20:53
能不用gcc的扩展还是不要用的好，至于说副作用，这是宏本身的原因，程序员应该意识到这个问题。
作者: delimy 时间: 2007-05-13 13:53
还应该加上
(void)(&__x == &__y);
这样当类型不兼容时会有警告。尤其有符号和无符号的比较，这很重要。
作者: choc 时间: 2007-05-13 14:09
提示: 作者被禁止或删除内容自动屏蔽
作者: nully 时间: 2007-05-13 19:56
简单的问题复杂化，写成 inline的函数都比这个好。
作者: langue 时间: 2007-05-13 20:45
.

我的个人信仰是，简单的事情简单解决，复杂的事情简化以后一样解决。

由此，inline 是较好的解决方案之一。

个人信仰，仅供参考。

.
作者: 飞灰橙 时间: 2007-05-13 20:52

原帖由 missjiang 于 2007-5-12 15:57 发表
template <class type>
type min(type a, type b)
{
return a < b ? a : b;
}

c++中可没这么简单，这里的潜台词是a和b相应的构造函数存在，
如果不存在，这个模板就失败了。

所以己希望于在这里使用引用

template <class type>

type &min(type &a, type &b)

{

return a < b ? a : b;

}

复制代码

但是，还是不行。。。。。。。
作者: 飞灰橙 时间: 2007-05-13 21:03
倒，是pp mm的发帖啊，早知道就不拍砖了
作者: missjiang 时间: 2007-05-13 22:10

原帖由 飞灰橙 于 2007-5-13 21:03 发表
倒，是pp mm的发帖啊，早知道就不拍砖了

我很喜欢这个抱着猫的小姑娘，但是我不是MM。

作者: ccjjhua 时间: 2007-05-14 09:42
顶，大家都是高手啊，楼主能提出这么好的话题，参与讨论的又能举一反三。佩服。能看到此帖，真是有幸！
作者: arenxl 时间: 2007-05-14 09:45
好贴，鉴定完毕
作者: xiaomiao 时间: 2007-05-14 09:56
提示: 作者被禁止或删除内容自动屏蔽
作者: python.san 时间: 2007-05-22 20:38
不错不错,写的很好，开眼见了,我要好好收藏。
使用传统的min导致上述程序出现问题的原因在于：x++被错误的执行了两次，这应该归结于宏的副作用，而与i++、++i的副作用无关。即使不使用i++、++i，宏min(a,b)执行时a、b之间的较小者被执行两次的副作用也是存在的，比如说：

CODE:
[Copy to clipboard]
int funcX()
{
printf("This is func X\n";
return 1;
}

int funcY()
{
printf("This is func Y\n";
return 2;
}

int main()
{
min(funcX(), funcY());
}
程序执行时，"This is func X"被打印了两次，显然不是我们期望的。

这个例子举的很妙,
建议加精。

作者: rwen2012 时间: 2007-05-23 01:09
have a look at the macro at linux kernel:

/*

* 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; })
复制代码
作者: xshhe 时间: 2007-06-04 10:27
搂主的帖子发的很不错，真的很收益，
能不用extension就不用这个建议很好，
一切简单化我是很同意的，所以针对这个问题的最佳解决办法是什么？
坚决不在min里面用表达式，并做到在min里用表达式是不合语法的意识，哈哈，这样就够时刻了！！

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