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

我将避免同时将MIN和MAX定义为预处理器宏。 即使改进了实现,避免了双重评估,即。

#define max(a,b) \
   ({ __typeof__ (a) _a = (a); \
       __typeof__ (b) _b = (b); \
     _a > _b ? _a : _b; })

当您尝试在函数之外使用此函数(参见这里的示例)或在此答案中引用的变量阴影时,您会遇到其他问题,例如编译器错误。

如果你迫切需要宏所带来的性能优势,即代码内联,可以将它们实现为内联函数。大多数现代编译器都支持内联。比如像这样

inline int32_t MAX(int32_t a, int32_t b) { return((a) > (b) ? a : b); }
inline int32_t MIN(int32_t a, int32_t b) { return((a) < (b) ? a : b); }

(更多)

你必须为你需要的每一种数据类型实现一个变体,但通常你会使用有限的一组数据类型。话虽如此,请记住比较浮点数有它自己的怪癖,你需要比上面更复杂的代码(参见这里的讨论)。

其他回答

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;
}

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:)

我将避免同时将MIN和MAX定义为预处理器宏。 即使改进了实现,避免了双重评估,即。

#define max(a,b) \
   ({ __typeof__ (a) _a = (a); \
       __typeof__ (b) _b = (b); \
     _a > _b ? _a : _b; })

当您尝试在函数之外使用此函数(参见这里的示例)或在此答案中引用的变量阴影时,您会遇到其他问题,例如编译器错误。

如果你迫切需要宏所带来的性能优势,即代码内联,可以将它们实现为内联函数。大多数现代编译器都支持内联。比如像这样

inline int32_t MAX(int32_t a, int32_t b) { return((a) > (b) ? a : b); }
inline int32_t MIN(int32_t a, int32_t b) { return((a) < (b) ? a : b); }

(更多)

你必须为你需要的每一种数据类型实现一个变体,但通常你会使用有限的一组数据类型。话虽如此,请记住比较浮点数有它自己的怪癖,你需要比上面更复杂的代码(参见这里的讨论)。

如果你需要min/max来避免昂贵的分支,你不应该使用三元运算符,因为它会编译成一个跳转。下面的链接描述了实现最小/最大函数而不进行分支的有用方法。

http://graphics.stanford.edu/~seander/bithacks.html#IntegerMinOrMax

两个整数a和b的最大值是(int)(0.5((a+b)+abs(a-b)))。这也可以用于(double)和fabs(a-b)用于double(类似于float)