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min宏定义探究

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。
    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))

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，原因在于宏展开后x++被执行了两次：

引用：
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

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;
}

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);
}

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！

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;  \
})

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", ({
       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))
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;
}

来源： http://www.chinaunix.net/jh/23/934870.html

add linux kernel min, max define:
include/linux /kernel.h

/*
 * 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; })

  　Min和Max宏： 
　　
　　/*
　　* 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; })
　　不是感觉跟我们用的有些不一样啊: 
　　(void) (&_x == &_y); 
　 　(void) (&_x == &_y)这句话本身都执行程序来讲完全是一句废话，它的作用在于，本身我们无法做这样的操作typeof(_x)==typeof(_y)，所以 故意判断他们2个的地址指针是否相等，显然是不可能相等，但是如果_x和_y的类型不一样，其指针类型也会不一样，2个不一样的指针类型进行比较操作，会 抛出一个编译警告。也就是说char *p; int *q; 然后p==q;，这个判断因为一个是char*一个是int*，会在编译时产生一个warning。巧妙就巧妙在这里。 
　　由于内核是很多开发着一起开发的，其中还有一些其他的实现，就跟我们平常用的一样： 
　　#define min(a,b) (((a) < (b)) ? (a) : (b)) 
　　试想： 
　　min(++a,++b) ==> ((++a)<(++b))?(++a):(++b) 
　　是不是就有问题了，传入的参数被加了两次。