测测你的C语言功底怎么样

c/c++

浏览数:139

2019-11-2

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很多时候当你完成了C语言语法的学习,特别适合一些扩展用法之后,自身会陷入一个自满的大坑,以为自己啥都会了,但其实自己水平到底怎样,你自己也不知道。那么今天我就带着大家测一测你的嵌入式C学的到底有多牛(low)。

自测题:请定义一个宏,求两个数中的最大数。

不合格水平

对于学过C语言的同学,写出这个宏基本上不是什么难事,使用条件运算符就能完成:

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

这是最基本的C语言语法,如果连这个也写不出来,估计你还没进C的大门。但一般这种水平,公司是不会要你的,因为你还是门外汉!
不信?举个反例,验证一下我们定义的宏是否正确:

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

当宏的参数是一个表达式,发现实际运行结果为max=0,跟我们预期结果max=1不一样。这是因为,宏展开后,就变成了这个样子:

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

因为比较运算符 > 的优先级为6,大于 !=(优先级为7),所以展开的表达式,运算顺序发生了改变,结果就跟我们的预期不一样了。

合格水平

为了避免这种展开错误,我们可以给宏的参数加一个小括号()来防止展开后,表达式的运算顺序发生变化。这样的宏才能算一个合格的宏:

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

但上面的宏还是存在漏洞。
比如,我们使用下面的代码测试:

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

在程序中,我们打印表达式 3 + MAX(1, 2) 的值,预期结果应该是5,但实际运行结果却是1。我们展开后,发现同样有问题:

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

因为运算符 + 的优先级大于比较运算符 >,所以这个表达式就变为4>2?1:2,最后结果为1也就见怪不怪了。

中等水平

我们继续修改这个宏:

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

使用小括号将宏定义包起来,这样就避免了当一个表达式同时含有宏定义和其它高优先级运算符时,破坏整个表达式的运算顺序。
上面的宏,虽然解决了运算符优先级带来的问题,但是仍存在一定的漏洞。
比如:

#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,我们定义两个变量 i 和 j,然后比较两个变量的大小,并作自增运算。实际运行结果发现max = 7,而不是预期结果max = 6。这是因为变量 i 和 j 在宏展开后,做了两次自增运算,导致打印出 i 的值为7。

良好水平

遇到这种情况,语句表达式就该上场了。我们可以使用语句表达式来定义这个宏,在语句表达式中定义两个临时变量,分别来暂储 i 和 j 的值,然后进行比较,这样就避免了两次自增、自减问题。

#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;
}

在语句表达式中,我们定义了2个局部变量_x、_y来存储宏参数 x 和 y 的值,然后使用 _x 和 _y 来比较大小,这样就避免了 i 和 j 带来的2次自增运算问题。
如果你能坚持到了这一关,并写出这样自带BGM的宏,说明你有了比较好的语言基础,是可雕琢一块木头,面试官心里可能已经有了给你offer的意愿了。

优秀水平

在上面这个宏中,我们定义的两个临时变量数据类型是int型,只能比较两个整型的数据。那对于其它类型的数据,就需要重新再定义一个宏了,这样太麻烦了!我们可以基于上面的宏继续修改,让它可以支持任意类型的数据比较大小:

#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;
}

在这个宏中,我们添加一个参数:type,用来指定临时变量 _x 和 _y 的类型。这样,我们在比较两个数的大小时,只要将2个数据的类型作为参数传给宏,就可以比较任意类型的数据了。如果你能写出这样的宏,说明你是可雕琢的一块玉,试官肯定会非常高兴他遇到了你。

超优秀水平

上面的宏定义中,我们增加了一个type类型参数,来兼容不同的数据类型,此时此刻,为了这个超,我们应该把这个也省去。
如何做到?使用typeof就可以了,typeof是GNU C新增的一个关键字,用来获取数据类型,我们不用传参进去,让typeof直接获取!

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

在这个宏定义中,使用了typeof关键字用来获取宏的两个参数类型。干货在(void) (&x == &y);这句话,简直是天才般的设计!一是用来给用户提示一个警告,对于不同类型的指针比较,编译器会给一个警告,提示两种数据类型不同;二是,当两个值比较,比较的结果没有用到时,有些编译器可能会给出一个warning,加个(void)后,就可以消除这个警告

作者:Leon_Geo