首页 > 学技术 > 技术网文 > C/C++ > 正文

[原创] 对min(a,b)这个宏的讨论


来源 chinaunix.net kuqin整理

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。


[color=blue]1、传统的min带来的副作用[/color]
[color=blue]2、GCC中的({statement list})的扩展[/color]
[color=blue]3、typeof(expression)[/color]
[color=blue]4、__extension__的含义[/color][/u]
[color=blue]5、使用typeof和({})实现min,避免了副作用[/color]
[color=blue]附录1、旧版本的的GCC中的的解决方法[/color]
[color=blue]附录2、C++中使用template的解决方法[/color]

[color=blue]1、传统的min带来的副作用[/color]
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[color=red]宏展开后x++被执行了两次[/color]:
引用:
int x = 1, y = 2;;
int main()
{
   printf("min=%d\n", [color=red]x++ < y++ ? x++ : y++[/color]);
   printf("x = %d, y = %d\n", x, y);
}



[color=blue]2、GCC中的({statement list})的扩展[/color]
({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


[color=blue]3、typeof(expression)[/color]
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;
}


[color=blue]4、__extension__的含义[/color]
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!


[color=blue]5、使用typeof和({})实现min,避免了副作用[/color]

#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", 
   [color=red]({
       typeof(x) __x = (x++), __y = (y++);  /* 定义了两个整形变量 */
       (__x<__y)?__x:__y; 
   })[/color]
   );
   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。

[color=blue]附录1、旧版本的的GCC中的的解决方法[/color]
旧版本的GCC提供了两个[color=red]内置[/color]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。

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



 mik 回复于:2007-05-12 16:15:56

顶~ 很好很清楚


 白天晒太阳 回复于:2007-05-12 16:23:41

:P


 missjiang 回复于:2007-05-12 17:15:06

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());
}

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);
}


显然,使用gcc文档中建议的min,可以使代码比较简洁。


 emacsnw 回复于:2007-05-12 17:56:02

引用: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?


 mingyanguo 回复于:2007-05-12 20:53:33

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。


 delimy 回复于:2007-05-13 13:53:01

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。


 choc 回复于:2007-05-13 14:09:44

支持!

[ 本帖最后由 choc 于 2007-5-13 14:12 编辑 ]


 nully 回复于:2007-05-13 19:56:47

简单的问题复杂化,写成 inline的函数都比这个好。


 langue 回复于:2007-05-13 20:45:18

.

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。

.


 飞灰橙 回复于:2007-05-13 20:52:07

引用: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;
}


但是,还是不行。。。。。。。


 飞灰橙 回复于:2007-05-13 21:03:14

倒,是pp mm的发帖啊,早知道就不拍砖了


 missjiang 回复于:2007-05-13 22:10:50

引用: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。



 ccjjhua 回复于:2007-05-14 09:42:00

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!


 arenxl 回复于:2007-05-14 09:45:48

好贴,鉴定完毕


 xiaomiao 回复于:2007-05-14 09:56:36

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


 python.san 回复于:2007-05-22 20:38:16

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,:em02::em02::em02:
建议加精。
:em03:


 rwen2012 回复于:2007-05-23 01:09:28

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; })



 xshhe 回复于:2007-06-04 10:27:34

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!!




原文链接:http://bbs.chinaunix.net/viewthread.php?tid=934870
转载请注明作者名及原文出处



收藏本页到: