C语言中的MIN和MAX定义在哪里?

实现这些最好的方法是什么,尽可能的泛型和类型安全?(主流编译器的编译器扩展/内置优先。)


当前回答

在c++中有std::min和std::max,但是在C标准库中没有等价的。你可以自己用宏来定义它们

#define MAX(x, y) (((x) > (y)) ? (x) : (y))
#define MIN(x, y) (((x) < (y)) ? (x) : (y))

但是,如果您编写MAX(++a, ++b)这样的代码,就会出现问题。

其他回答

看起来像Windef.h (a la #include <windows.h>)有max和min宏(小写),这也遭受了“双重求值”的困难,但它们是为那些不想重新滚动自己的:)

最简单的方法是将它定义为.h文件中的一个全局函数,如果您的程序是包含大量文件的模块化程序,则可以随时调用它。如果不是,double MIN(a,b){return (a<b?a:b)}是最简单的方法。

旧的GCC扩展:操作符<?, > ?, < ?=, > ?=

在非常旧的GCC版本中,有操作符<?, > ?(看这里,它是在c++中,但我认为它当时也适用于C扩展) 我还见过操作符<?=, > ?=对应于赋值语句。

操作数只计算一次,甚至允许使用非常短的赋值语句。与常见的最小/最大赋值相比,它非常短。没有什么比这更好的了。

这些是以下内容的简写:

min(a, b)   ===   a < b ? a : b   ===   a <? b;
max(a, b)   ===   a > b ? a : b   ===   a >? b;
a = min(a, b);   ===   if(b < a) a = b;   ===   a <?= b;
a = max(a, b);   ===   if(b > a) a = b;   ===   a >?= b;

求最小值非常简洁:

int find_min(const int* ints, int num_ints)
{
    assert(num_ints > 0);
    int min = ints[0];
    for(int i = 1; i < num_ints; ++i)
        min <?= ints[i];
    return min;
}

我希望有一天GCC会用到这些运算符,因为我认为这些运算符很有天赋。

值得指出的是,如果你用三元运算来定义最小值和最大值,比如

#define MIN(a,b) (((a)<(b))?(a):(b))
#define MAX(a,b) (((a)>(b))?(a):(b))

然后,为了在fmin(-0.0,0.0)和fmax(-0.0,0.0)的特殊情况下获得相同的结果,您需要交换参数

fmax(a,b) = MAX(a,b)
fmin(a,b) = MIN(b,a)

避免使用非标准编译器扩展,在纯标准C语言中实现完全类型安全的宏(ISO 9899:2011)。

解决方案

#define GENERIC_MAX(x, y) ((x) > (y) ? (x) : (y))

#define ENSURE_int(i)   _Generic((i), int:   (i))
#define ENSURE_float(f) _Generic((f), float: (f))


#define MAX(type, x, y) \
  (type)GENERIC_MAX(ENSURE_##type(x), ENSURE_##type(y))

使用

MAX(int, 2, 3)

解释

宏MAX基于类型参数创建另一个宏。如果为给定类型实现了此控制宏,则用于检查两个参数的类型是否正确。如果不支持该类型,则会出现编译器错误。

如果x或y的类型不正确,则ENSURE_宏中将出现编译器错误。如果支持更多类型,可以添加更多这样的宏。我假设只有算术类型(整数,浮点数,指针等)将被使用,而不是结构体或数组等。

如果所有类型都正确,将调用GENERIC_MAX宏。每个宏参数周围都需要额外的括号,这是编写C宏时通常的标准预防措施。

然后是c语言中隐式类型提升的常见问题。?:操作符平衡了第2和第3个操作数。例如,GENERIC_MAX(my_char1, my_char2)的结果将是一个int型。为了防止宏执行这种潜在危险的类型提升,使用了最终类型转换为预期类型。

基本原理

我们希望宏的两个参数具有相同的类型。如果其中一个是不同类型的,则宏不再是类型安全的,因为像?:这样的操作符将产生隐式类型提升。正因为如此,我们还总是需要将最终结果转换回上面解释的预期类型。

只有一个参数的宏可以用更简单的方式编写。但是对于2个或更多的参数,就需要包含一个额外的类型参数。因为不幸的是,这样的事情是不可能的:

// this won't work
#define MAX(x, y)                                  \
  _Generic((x),                                    \
           int: GENERIC_MAX(x, ENSURE_int(y))      \
           float: GENERIC_MAX(x, ENSURE_float(y))  \
          )

问题是,如果上面的宏被调用为带有两个int的MAX(1,2),它仍然会尝试宏展开_Generic关联列表的所有可能场景。因此ENSURE_float宏也会被展开,尽管它与int无关。由于该宏有意只包含float类型,因此代码无法编译。

为了解决这个问题,我在预处理器阶段使用##操作符创建了宏名,这样就不会意外地展开宏。

例子

#include <stdio.h>

#define GENERIC_MAX(x, y) ((x) > (y) ? (x) : (y))

#define ENSURE_int(i)   _Generic((i), int:   (i))
#define ENSURE_float(f) _Generic((f), float: (f))


#define MAX(type, x, y) \
  (type)GENERIC_MAX(ENSURE_##type(x), ENSURE_##type(y))

int main (void)
{
  int    ia = 1,    ib = 2;
  float  fa = 3.0f, fb = 4.0f;
  double da = 5.0,  db = 6.0;

  printf("%d\n", MAX(int,   ia, ib)); // ok
  printf("%f\n", MAX(float, fa, fb)); // ok

//printf("%d\n", MAX(int,   ia, fa));  compiler error, one of the types is wrong
//printf("%f\n", MAX(float, fa, ib));  compiler error, one of the types is wrong
//printf("%f\n", MAX(double, fa, fb)); compiler error, the specified type is wrong
//printf("%f\n", MAX(float, da, db));  compiler error, one of the types is wrong

//printf("%d\n", MAX(unsigned int, ia, ib)); // wont get away with this either
//printf("%d\n", MAX(int32_t, ia, ib)); // wont get away with this either
  return 0;
}