对min(a,b)这个宏的讨论

missjiang

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：

1. #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：

1. 
   
2. int x = 1, y = 2;
   
3. int main()
   
4. {
   
5.    printf("min=%d\n", min(x++, y++));
   
6.    printf("x = %d, y = %d\n", x, y);
   
7. }
   

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：

1. 
   
2. int main()
   
3. {
   
4.     int result = ({
   
5.      int i, sum = 0;
   
6.      for (i = 1; i <= 100; i++)
   
7.           sum+= i;
   
8.      sum;
   
9.     })
   
10.     printf("result=%d\n", result);
    
11. }
    
12. 运行结果：
    
13. result=5050

复制代码

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

1. 
   
2. int main()
   
3. {
   
4.    int integer;
   
5.    typeof(100) i;  /* 表达式100的类型是int，定义了int型变量i */
   
6.    typeof(integer) j; /* 表达式integer的类型是int，定义了int型变量j */
   
7.    
   
8.    i = 1;
   
9.    j = 2;
   
10. }
    

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

1. 
   
2. int main()
   
3. {
   
4.     int result = ({
   
5.      int i, sum = 0;
   
6.      for (i = 1; i <= 100; i++)
   
7.           sum+= i;
   
8.      sum;
   
9.     })
   
10.     printf("result=%d\n", result);
    
11. }
    

复制代码

编译器发出警告：

1. 
   
2. $ cc -pedantic test.c
   
3. test.c: 在函数 ‘main’ 中：
   
4. 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:

1. 
   
2. int main()
   
3. {
   
4.     int result = __extension__({
   
5.     int i, sum = 0;
   
6.      for (i = 1; i <= 100; i++)
   
7.           sum+= i;
   
8.      sum;
   
9.     })
   
10.     printf("result=%d\n", result);
    
11. }
    
12. $ cc -pedantic test.c
    
13. $ 编译成功！
    

复制代码

5、使用typeof和({})实现min，避免了副作用

1. 
   
2. #define min(X,Y) \
   
3. ({  \
   
4. typeof(X) __x=(X), __y=(Y);  \
   
5. (__x<__y)?__x:__y;  \
   
6. })
   

复制代码

使用传统的min会出现问题的例子：

1. 
   
2. int x = 1, y = 2;;
   
3. int main()
   
4. {
   
5.    printf("min=%d\n", min(x++, y++));
   
6.    printf("x = %d, y = %d\n", x, y);
   
7. }
   

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:

1. 
   
2. #define min(x, y) ((x) <? (y))
   
3. #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;
}

xshhe

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！！

rwen2012

have a look at the macro at linux kernel:

1. /*
   
2. * min()/max() macros that also do
   
3. * strict type-checking.. See the
   
4. * "unnecessary" pointer comparison.
   
5. */
   
6. #define min(x,y) ({ \
   
7.         typeof(x) _x = (x);        \
   
8.         typeof(y) _y = (y);        \
   
9.         (void) (&_x == &_y);                \
   
10.         _x < _y ? _x : _y; })
    
11. 
    
12. #define max(x,y) ({ \
    
13.         typeof(x) _x = (x);        \
    
14.         typeof(y) _y = (y);        \
    
15.         (void) (&_x == &_y);                \
    
16.         _x > _y ? _x : _y; })
    
17. 
    
18. /*
    
19. * ..and if you can't take the strict
    
20. * types, you can specify one yourself.
    
21. *
    
22. * Or not use min/max at all, of course.
    
23. */
    
24. #define min_t(type,x,y) \
    
25.         ({ type __x = (x); type __y = (y); __x < __y ? __x: __y; })
    
26. #define max_t(type,x,y) \
    
27.         ({ type __x = (x); type __y = (y); __x > __y ? __x: __y; })

复制代码

python.san

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。

xiaomiao

为什么不用C++? min()和max()都可以写成函数模板，泛型的思想很好啊

arenxl

好贴，鉴定完毕

ccjjhua

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！

missjiang

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。

飞灰橙

倒，是pp mm的发帖啊，早知道就不拍砖了

飞灰橙

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

1. 
   
2. template <class type>
   
3. type &min(type &a, type &b)
   
4. {
   
5.      return a < b ? a : b;
   
6. }
   

复制代码

但是，还是不行。。。。。。。