c - C中的最小值和最大值

Question

如果有的话，在 C中定义MIN和定义在哪里？MAX

实现这些的最佳方法是什么，尽可能通用并尽可能安全地输入？（首选主流编译器的编译器扩展/内置。）

score 465 · Accepted Answer

如果有的话，在 C中定义MIN和定义在哪里？MAX

他们不是。

实现这些的最佳方法是什么，尽可能通用且类型安全（首选主流编译器的编译器扩展/内置）。

作为函数。我不会使用宏#define MIN(X, Y) (((X) < (Y)) ? (X) : (Y))，尤其是如果您打算部署代码。要么自己编写，要么使用标准fmax或之类的东西，或者在GCC 语句表达式中使用 GCC 的 typeof（你也获得类型安全奖励）fmin来修复宏：

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

每个人都说“哦，我知道双重评估，这没问题”，几个月后，您将连续数小时调试最愚蠢的问题。

注意使用__typeof__代替typeof：

如果您正在编写包含在 ISO C 程序中时必须工作的头文件，请编写__typeof__而不是 typeof.

score 109 · Accepted Answer

它也在 GNU libc (Linux) 和 FreeBSD 版本中提供sys/param.h，并且具有 dreamlax 提供的定义。

在 Debian 上：

$ uname -sr
Linux 2.6.11

$ cat /etc/debian_version
5.0.2

$ egrep 'MIN\(|MAX\(' /usr/include/sys/param.h
#define MIN(a,b) (((a)<(b))?(a):(b))
#define MAX(a,b) (((a)>(b))?(a):(b))

$ head -n 2 /usr/include/sys/param.h | grep GNU
This file is part of the GNU C Library.

在 FreeBSD 上：

$ uname -sr
FreeBSD 5.5-STABLE

$ egrep 'MIN\(|MAX\(' /usr/include/sys/param.h
#define MIN(a,b) (((a)<(b))?(a):(b))
#define MAX(a,b) (((a)>(b))?(a):(b))

源存储库在这里：

score 95 · Accepted Answer

在 C++ 中有一个std::minand std::max，但是 AFAIK，在 C 标准库中没有等价物。您可以使用宏自己定义它们，例如

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

但是，如果您编写类似MAX(++a, ++b).

score 26 · Accepted Answer

避免非标准编译器扩展，并将其实现为纯标准 C (ISO 9899:2011) 中完全类型安全的宏。

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))

用法

MAX(int, 2, 3)

解释

宏 MAX 基于type参数创建另一个宏。如果为给定类型实现此控制宏，则用于检查两个参数的类型是否正确。如果type不支持，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，则可以添加更多此类宏。我假设只使用算术类型（整数、浮点数、指针等），而不使用结构或数组等。

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

然后是 C 中隐式类型提升的常见问题。?:运算符将第二个和第三个操作数相互平衡。例如，的结果GENERIC_MAX(my_char1, my_char2)将是一个int. 为了防止宏进行这种具有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。如果其中一个属于不同类型，则宏不再是类型安全的，因为 like 运算符?:将产生隐式类型提升。因为它确实如此，所以我们也总是需要将最终结果转换回预期的类型，如上所述。

只有一个参数的宏可以用更简单的方式编写。但是如果有 2 个或更多参数，则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MAX(1, 2)两个int，它仍然会尝试宏扩展_Generic关联列表的所有可能场景。所以ENSURE_float宏也会被扩展，即使它与int. 而且由于该宏故意只包含float类型，因此代码将无法编译。

为了解决这个问题，我在预处理器阶段创建了宏名称，使用## 运算符，这样就不会意外扩展宏。

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;
}

score 24 · Accepted Answer

由于最近的发展，这是一个较晚的答案。由于 OP 接受了依赖于非便携式 GCC（和 clang）扩展的答案typeof- 或“干净的” ISO C - 从gcc-4.9__typeof__开始有更好的解决方案。

#define max(x,y) ( \
    { __auto_type __x = (x); __auto_type __y = (y); \
      __x > __y ? __x : __y; })

此扩展的明显好处是每个宏参数仅扩展一次，与__typeof__解决方案不同。

__auto_type是 C++11 的有限形式auto。它不能（或不应该？）在 C++ 代码中使用，尽管没有充分的理由不使用auto使用 C++11 时的高级类型推断功能。

也就是说，我假设当宏包含在范围内时使用此语法没有问题extern "C" { ... }；例如，来自 C 标头。AFAIK，这个扩展还没有找到它的方式信息铿锵

score 23 · Accepted Answer

我不认为它们是标准化的宏。已经有用于浮点的标准化函数，fmax并且fmin（fmaxf对于浮点数和fmaxl长双精度数）。

只要您知道副作用/双重评估的问题，您就可以将它们实现为宏。

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

在大多数情况下，您可以将其留给编译器来确定您要执行的操作并尽可能优化它。虽然这在使用 like 时会引起问题MAX(i++, j++)，但我怀疑是否有必要一次性检查增量值的最大值。先增加，再检查。

score 23 · Accepted Answer

@David Titarenco 把它钉在这里，但让我至少把它清理一下，让它看起来不错，并一起展示min() ， max()以便从这里复制和粘贴更容易。:)

2020 年 4 月 25 日更新：我还添加了第 3 节来展示如何使用 C++ 模板完成此操作，作为对同时学习 C 和 C++ 或从一个过渡到另一个的人的有价值的比较。我已尽我最大的努力做到彻底、真实和正确，以使这个答案成为我可以一次又一次地回到的规范参考，我希望你发现它和我一样有用。

1.老C宏方式：

这种技术是常用的，受到那些知道如何正确使用它的人的推崇，是“事实上的”做事方式，如果使用得当，可以很好地使用，但如果你永远传递包括变量赋值在内的表达式进行比较：

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

2.新改进的gcc“语句表达式”方式：

这种技术避免了上述“双重评估”的副作用和错误，因此被认为是更好、更安全和“更现代”的GCC C 方法。期望它可以与 gcc 和 clang 编译器一起使用，因为 clang 在设计上是与 gcc 兼容的（请参阅此答案底部的 clang 注释）。

但是：仍然要注意“变量阴影”效果，因为语句表达式显然是内联的，因此没有自己的局部变量范围！

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

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

请注意，在 gcc 语句表达式中，代码块中的最后一个表达式是从表达式“返回”的内容，就好像它是从函数返回的一样。GCC 的文档是这样说的：

复合语句中的最后一件事应该是一个后跟分号的表达式；此子表达式的值用作整个构造的值。（如果在大括号中最后使用某种其他类型的语句，则该构造的类型为 void，因此实际上没有任何值。）

3. C++模板方式：

C++ 注意：如果使用 C++，则可能建议将模板用于这种类型的构造，但我个人不喜欢模板，并且可能无论如何都会在 C++ 中使用上述构造之一，因为我经常在嵌入式 C++ 中使用并更喜欢 C 样式。

本节于 2020 年 4 月 25 日添加：

在过去的几个月里，我一直在做大量的 C++，在 C++ 社区中，如果可以的话，选择模板而不是宏的压力非常大。结果，我在使用模板方面做得越来越好，并希望在此处放入 C++ 模板版本以保持完整性，并使其成为更规范和彻底的答案。

以下是 C++ 中的基本函数模板版本max()和min()可能的样子：

template <typename T>
T max(T a, T b)
{
    return a > b ? a : b;
}

template <typename T>
T min(T a, T b)
{
    return a < b ? a : b;
}

在此处阅读有关 C++ 模板的更多信息：Wikipedia: Template (C++)。

但是，两者max()和min()已经是 C++ 标准库的一部分，在<algorithm>标头 ( #include <algorithm>) 中。在 C++ 标准库中，它们的定义与我在上面的定义略有不同。和的默认原型std::max<>()，std::min<>()例如，在 C++14 中，在上面的 cplusplus.com 链接中查看它们的原型，是：

template <class T> 
constexpr const T& max(const T& a, const T& b);

template <class T> 
constexpr const T& min(const T& a, const T& b);

请注意，关键字typename是的别名class（因此无论您说<typename T>还是，它们的用法都是相同的<class T>），因为后来在 C++ 模板发明后承认，模板类型可能是常规类型（int、float等），而不仅仅是一类类型。

在这里您可以看到输入类型以及返回类型都是const T&，这意味着“对类型的常量引用T”。这意味着输入参数和返回值是通过引用传递而不是通过值传递。这就像通过指针传递，并且对于大型类型（例如类对象）更有效。函数的constexpr一部分修改了函数本身并表明该函数必须能够在编译时被评估（至少如果提供了constexpr输入参数），但如果它不能在编译时被评估，那么它默认回到一个运行时评估，就像任何其他正常功能一样。

C++ 函数的编译时方面constexpr使它有点像 C 宏，如果一个constexpr函数可以在编译时评估，它将在编译时完成，就像一个MIN()或MAX()宏替换可能一样也可以在 C 或 C++ 的编译时进行全面评估。有关此 C++ 模板信息的其他参考资料，请参见下文。

参考：

https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Typeof.html#Typeof
https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Statement-Exprs.html#Statement-Exprs
C中的最小值和最大值
2020 年 4 月添加的其他 C++ 模板参考：
*****维基百科：模板 (C++) <-- 关于 C++ 模板的重要附加信息！
（我自己的问题和答案）：为什么 `constexpr` 是`std::max()` 的 C++14 模板原型的一部分？
`constexpr` 和 `const` 之间的区别

来自维基百科的Clang 注释：

[Clang] 旨在充当 GNU 编译器集合 (GCC) 的直接替代品，支持其大部分编译标志和非官方语言扩展。

有关的：

[我的回答]舍入整数除法（而不是截断） ——我在这里也使用宏、gcc/clang 语句表达式和 C++ 模板。

score 11 · Accepted Answer

我编写的这个版本适用于 MSVC、GCC、C 和 C++。

#if defined(__cplusplus) && !defined(__GNUC__)
#   include <algorithm>
#   define MIN std::min
#   define MAX std::max
//#   define TMIN(T, a, b) std::min<T>(a, b)
//#   define TMAX(T, a, b) std::max<T>(a, b)
#else
#       define _CHOOSE2(binoper, lexpr, lvar, rexpr, rvar) \
                ({ \
                        decltype(lexpr) lvar = (lexpr); \
                        decltype(rexpr) rvar = (rexpr); \
                        lvar binoper rvar ? lvar : rvar; \
                })
#       define _CHOOSE_VAR2(prefix, unique) prefix##unique
#       define _CHOOSE_VAR(prefix, unique) _CHOOSE_VAR2(prefix, unique)
#       define _CHOOSE(binoper, lexpr, rexpr) \
                _CHOOSE2( \
                        binoper, \
                        lexpr, _CHOOSE_VAR(_left, __COUNTER__), \
                        rexpr, _CHOOSE_VAR(_right, __COUNTER__) \
                )
#       define MIN(a, b) _CHOOSE(<, a, b)
#       define MAX(a, b) _CHOOSE(>, a, b)
#endif

score 8 · Accepted Answer

如果您需要 min/max 以避免昂贵的分支，则不应使用三元运算符，因为它会编译为跳转。下面的链接描述了一种在没有分支的情况下实现最小/最大函数的有用方法。

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

score 5 · Accepted Answer

值得指出的是，我认为如果您定义min并max使用三元运算，例如

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

然后为了得到相同的结果，fmin(-0.0,0.0)你fmax(-0.0,0.0)需要交换参数

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

score 4 · Accepted Answer

看起来Windef.h(a la #include <windows.h>) 有max和min(小写) 宏，它们也遭受“双重评估”困难，但它们是为那些不想重新滚动自己的人准备的:)

score 1 · Accepted Answer

我知道那个人说“C”......但如果你有机会，请使用 C++ 模板：

template<class T> T min(T a, T b) { return a < b ? a : b; }

键入安全，其他评论中提到的 ++ 没有问题。

score 1 · Accepted Answer

旧 GCC 扩展：运算符`<?, >?, <?=, >?=`

在一个非常旧的 GCC 版本中，有运算符<?, >?（见这里，这里是 C++，但我认为它当时也用作 C 扩展）我还看到了<?=, >?=与赋值语句相对应的运算符。

操作数被评估一次，甚至允许一个非常短的赋值语句。与常见的最小/最大分配相比，它非常短。没有什么能超越这一点。

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;

找到最小值非常简洁：

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;
}

我希望有一天这可能会带回 GCC，因为我认为这些运营商是天才。

score -1 · Accepted Answer

两个整数的最大值a和b是(int)(0.5((a+b)+abs(a-b)))。这也可能适用于(double)和fabs(a-b)双打（类似于浮动）

score -4 · Accepted Answer

最简单的方法是将其定义为.h文件中的全局函数，并在需要时调用它，如果您的程序是具有大量文件的模块化程序。如果没有，double MIN(a,b){return (a<b?a:b)}是最简单的方法。

c - C中的最小值和最大值

15 回答 15

1.老C宏方式：

2.新改进的gcc“语句表达式”方式：

3. C++模板方式：

参考：

有关的：

旧 GCC 扩展：运算符<?, >?, <?=, >?=

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Reference

旧 GCC 扩展：运算符`<?, >?, <?=, >?=`