先來測測你現(xiàn)在的C語言水平怎么樣...

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假如現(xiàn)在你去一家公司面試，要求：定義一個宏，求兩個數(shù)中的大數(shù)。

此處不要再往下看，停頓5分鐘，寫出你的答案，然后跟后面的答案對比。

-----------停頓5分鐘------------------------------------

合格

對于學過C語言的同學，寫出這個宏基本上不是什么難事，使用條件運算符就能完成：

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

這是最基本的C語言語法，如果連這個也寫不出來，估計場面會比較尷尬。面試官為了緩解尷尬，一般會對你說：小伙子，你很棒，回去等消息吧，有消息，我們會通知你！這時候，你應該明白：不用再等了，趕緊把這篇文章看完，接著面下家。這個宏能寫出來，也不要覺得你很牛X，因為這只能說明你有了C語言的基礎，但還有很大的進步空間。比如，我們寫一個程序，驗證一下我們定義的宏是否正確：

#define MAX(x,y) x >y ? x : y
int main(void)
{
    printf("max=%d",MAX(1,2));
    printf("max=%d",MAX(2,1));
    printf("max=%d",MAX(2,2));
    printf("max=%d",MAX(1!=1,1!=2));
    return 0;
}

測試程序么，我們肯定要把各種可能出現(xiàn)的情況都測一遍。這不，測試第4行語句，當宏的參數(shù)是一個表達式，發(fā)現(xiàn)實際運行結果為max=0,跟我們預期結果max=1不一樣。這是因為，宏展開后，就變成了這個樣子：

printf("max=%d",1!=1>1!=2?1!=1:1!=2);

因為比較運算符 >的優(yōu)先級為6，大于 !=(優(yōu)先級為7)，所以展開的表達式，運算順序發(fā)生了改變，結果就跟我們的預期不一樣了。為了避免這種展開錯誤，我們可以給宏的參數(shù)加一個小括號()來防止展開后，表達式的運算順序發(fā)生變化。這樣的宏才能算一個合格的宏：

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

中等

上面的宏，只能算合格，但還是存在漏洞。比如，我們使用下面的代碼測試：

#define MAX(x,y) (x) >(y) ? (x) : (y)
int main(void)
{
    printf("max=%d",3 + MAX(1,2));
    return 0;
}

在程序中，我們打印表達式 3 + MAX(1, 2) 的值，預期結果應該是5，但實際運行結果卻是1。我們展開后，發(fā)現(xiàn)同樣有問題：

3 + (1) >(2) ? (1) : (2);

因為運算符 + 的優(yōu)先級大于比較運算符 >，所以這個表達式就變?yōu)?>2?1:2，最后結果為1也就見怪不怪了。此時我們應該繼續(xù)修改這個宏：

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

使用小括號將宏定義包起來，這樣就避免了當一個表達式同時含有宏定義和其它高優(yōu)先級運算符時，破壞整個表達式的運算順序。如果你能寫到這一步，說明你比前面那個面試合格的同學強，前面那個同學已經回去等消息了，我們接著面試下一輪。

良好

上面的宏，雖然解決了運算符優(yōu)先級帶來的問題，但是仍存在一定的漏洞。比如，我們使用下面的測試程序來測試我們定義的宏：

#define MAX(x,y) ((x) >(y) ? (x) : (y))
int main(void)
{
    int i = 2;
    int j = 6;
    printf("max=%d",MAX(i++,j++));
    return 0;
}

在程序中，我們定義兩個變量 i 和 j，然后比較兩個變量的大小，并作自增運算。實際運行結果發(fā)現(xiàn)max = 7，而不是預期結果max = 6。這是因為變量 i 和 j 在宏展開后，做了兩次自增運算，導致打印出 i 的值為7。

遇到這種情況，那該怎么辦呢？ 這時候，語句表達式就該上場了。我們可以使用語句表達式來定義這個宏，在語句表達式中定義兩個臨時變量，分別來暫儲 i 和 j 的值，然后進行比較，這樣就避免了兩次自增、自減問題。

#define MAX(x,y)({     \
    int _x = x;        \
    int _y = y;        \
    _x >_y ? _x : _y; \
})
int main(void)
{
    int i = 2;
    int j = 6;
    printf("max=%d",MAX(i++,j++));
    return 0;
}

在語句表達式中，我們定義了2個局部變量_x、_y來存儲宏參數(shù) x 和 y 的值，然后使用 _x 和 _y 來比較大小，這樣就避免了 i 和 j 帶來的2次自增運算問題。

你能堅持到了這一關，并寫出這樣自帶BGM的宏，面試官心里可能已經有了給你offer的意愿了。但此時此刻，千萬不要驕傲！為了徹底打消面試官的心理顧慮，我們需要對這個宏繼續(xù)優(yōu)化。

優(yōu)秀

在上面這個宏中，我們定義的兩個臨時變量數(shù)據類型是int型，只能比較兩個整型的數(shù)據。那對于其它類型的數(shù)據，就需要重新再定義一個宏了，這樣太麻煩了！我們可以基于上面的宏繼續(xù)修改，讓它可以支持任意類型的數(shù)據比較大小：

#define MAX(type,x,y)({     \
    type _x = x;        \
    type _y = y;        \
    _x >_y ? _x : _y; \
})
int main(void)
{
    int i = 2;
    int j = 6;
    printf("max=%d\n",MAX(int,i++,j++));
    printf("max=%f\n",MAX(float,3.14,3.15));
    return 0;
}

在這個宏中，我們添加一個參數(shù)：type，用來指定臨時變量 _x 和 _y 的類型。這樣，我們在比較兩個數(shù)的大小時，只要將2個數(shù)據的類型作為參數(shù)傳給宏，就可以比較任意類型的數(shù)據了。如果你能在面試中，寫出這樣的宏，面試官肯定會非常高興，他一般會跟你說：小伙子，稍等，待會HR會跟你談待遇問題。

還能不能更牛逼？

如果你想薪水拿得高一點，待遇好一點，此時不應該驕傲，你應該大手一揮：且慢，我還可以更牛逼！

上面的宏定義中，我們增加了一個type類型參數(shù)，來兼容不同的數(shù)據類型，此時此刻，為了薪水，我們應該把這個也省去。如何做到？使用typeof就可以了，typeof是GNU C新增的一個關鍵字，用來獲取數(shù)據類型，我們不用傳參進去，讓typeof直接獲取！

#define max(x, y) ({    \
    typeof(x) _x = (x); \
    typeof(y) _y = (y); \
    (void) (&_x == &_y);\
    _x >_y ? _x : _y; })

在這個宏定義中，使用了typeof關鍵字用來獲取宏的兩個參數(shù)類型。干貨在(void) (&x == &y);這句話，簡直是天才般的設計！一是用來給用戶提示一個警告，對于不同類型的指針比較，編譯器會給一個警告，提示兩種數(shù)據類型不同；二是，當兩個值比較，比較的結果沒有用到，有些編譯器可能會給出一個warning，加個(void)后，就可以消除這個警告！

此刻，面試官看到你的這個宏，估計會倒吸一口氣：乖乖，果然是后生可畏，這家伙比我還牛逼！你等著，HR待會過來跟你談薪水！恭喜你，拿到offer了！

打造一個趨近完美的宏

以上的宏解決了自增自減運算符 ++/-- 帶來的一系列問題。但也不是十全十美，通過激情討論，發(fā)現(xiàn)還是有漏洞：在宏內部的語句表達中，我們定義了2個臨時變量 _x 和 _y解決了 ++/-- 帶來的問題，但是也引入了一個新漏洞，比如使用下面的代碼時：

max(x, _x)

當宏展開后，第二個參數(shù)就與宏內部定義的臨時變量同名了，這就影響宏最后的結果。因此，為了防止用戶傳入的參數(shù)跟宏內部的臨時變量產生同名沖突，我們可以將宏內部的臨時變量盡量定義得復雜一些，降低同名的概率，比如Linux 內核中max宏的定義：

#define max(x, y) ({				\
	typeof(x) _max1 = (x);			\
	typeof(y) _max2 = (y);			\
	(void) (&_max1 == &_max2);		\
	_max1 >_max2 ? _max1 : _max2; })

在上面的宏定義中，雖然臨時變量 _max1 和max2 比我們上面的_x 和 _y 好點，也只是更進一步降低跟用戶的傳參同名沖突的概率，但是還是不能完全杜絕。極端一點，我們可以把這兩個變量定義得無比長、無比奇葩，只要不超過C標準規(guī)定以的標識符大長度j就可以：

_____________tmp______________________for_______________________max______

再奇葩的程序員，再豬一樣的隊友，哪怕是團隊毒瘤、代碼殺手，估計也不會定義這樣的變量吧！這樣同名沖突的概率就大大降低了，但是還是不能完全杜絕，算是Linux內核的一個小漏洞吧。

還好下載新版本的Linux內核，發(fā)現(xiàn)已經堵住了這個漏洞：

#define __max(t1, t2, max1, max2, x, y) ({              \
	t1 max1 = (x);                                  \
	t2 max2 = (y);                                  \
	(void) (&max1 == &max2);                        \
	max1< max2 ? max1 : max2; })

#define ___PASTE(a,b) a##b
#define __PASTE(a,b) ___PASTE(a,b)

#define __UNIQUE_ID(prefix) __PASTE(__PASTE(__UNIQUE_ID_, prefix), __COUNTER__)

#define max(x, y)                                       \
	__max(typeof(x), typeof(y),                     \
	      __UNIQUE_ID(max1_), __UNIQUE_ID(max2_),   \
	      x, y)

在新版的宏中，內部的臨時變量不再由程序員自己定義，而是讓編譯器生成一個獨一無二的變量，這樣就避免了同名沖突的風險。宏__UNIQUE_ID的作用就是生成了一個獨一無二的變量，確保了臨時變量的唯一性。

小結：

上面以一個宏為例子，意在說明，對一門語言的掌握是永無止境的，就算你把當前所有的C語言知識點、編程技能都掌握了，C語言也是不斷更新的、C標準也是不斷更新變化的。編程技巧、編程技能也是不斷進步的。

而自學往往是最有效的學習方法，但是前提是你要有好的學習資料、學習方法、學習目標，再加上刻意練習和實時反饋。否則，就是兩眼一抹黑，不知道自己學得怎么樣、學到什么水平了、學了有什么用、學得對不對。其實還有一種比較有效的學習方法，找個行業(yè)內的工程師帶一帶、參考優(yōu)秀的書籍、教程學一學、再結合幾個項目練一練，就知道什么該學、要學到什么程度，而且可以大大提高學習效率。

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網頁題目：C語言僅憑自學能到什么高度？-創(chuàng)新互聯(lián)
本文來源：http://chinadenli.net/article34/geose.html

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