类strcmp接口用于比较C中的数字

Question

我想要制作比较数字的strcmp-like接口，例如，在C中返回int > 0 if x > y、0 if x = y、< 0 if x < y的ncmp(x, y) (而不是C++)。

虽然我不一定要限制这些类型，但我的主要兴趣是比较signed long ints和doubles，“接口”可以是宏，比如tgmath.h，也可以是(一组)函数。我希望所有对signed long int和double都能工作；例如，(signed long int, double)和(double, double)应该可以工作。

我目前使用的是以下宏：

#define ncmp(x, y) ((x) > (y)) - ((x) < (y))

这个天真的宏有什么缺陷吗？有没有一个更好的，稳健的解决方案来比较数字？

任何帮助都将不胜感激！

Answer 1

，我希望所有的signed long int和double都能工作；

由于C11，代码可以使用_Generic来引导基于类型的函数选择。

int cmp_long(long x, long y) {
  return (x > y) - (x < y);
}  

int cmp_double(double x, double y) {
  return (x > y) - (x < y);
}  

#define cmp(X, Y) _Generic((X) - (Y), \
    long: cmp_long((X),(Y)), \
    double: cmp_double((X),(Y)) \
)

这种方法不能很好地检测X, Y属于不同类型的情况，因为(X) - (Y)使用它们之间的公共类型( @Ian Abbott )。然而，这是一个开始。

int main(void) {
  printf("%d\n", cmp(1L, 2L));
  printf("%d\n", cmp(3.0, 4.0));
}

可以制作一种更复杂的两阶段_Generic来区分long, double和double, long.我把那部分留给OP。

比较函数如下所示。与long相比，棘手的部分是不丢失double的精度(可能是64位)。

// TBD: handling of NANs
#define DBL_LONG_MAX_P1 ((LONG_MAX/2 + 1)*2.0)
int cmp_long_double(long x, double y) {
  // These 2 compares are expected to be exact - no rounding
  if (y >= DBL_LONG_MAX_P1) return -1;
  if (y < (double)LONG_MIN) return 1;

  // (long) y is now in range of `long`.  (Aside from NANs)
  long y_long = (long) y; // Lose the fraction
  if (y_long > x) return -1;
  if (y_long < x) return 1;
 
  // Still equal, so look at fraction
  double whole;
  double fraction = modf(y, &whole);
  if (fraction > 0.0) return -1;
  if (fraction < 0.0) return 1;
  return 0;
}

可能存在简化。

当double准确地编码所有long或当long double存在并对所有long进行精确编码时，最容易将long和double转换为公共类型并进行比较。

Answer 2

对于这个宏：

#define ncmp(x, y) ((x) > (y)) - ((x) < (y))

主要问题是：

1. --它需要在展开中增加一组括号才能形成主expression.There --在展开中没有足够的括号将其转换为主表达式。它应该是：

#定义ncmp(x，y) (X)> (y)) - ((x) <(Y)

1. 它对(x)和(y)进行了两次评估，如果评估有副作用，这可能是一个问题。

为了避免多重计算的问题，宏展开可以使用泛型选择表达式为每种类型的比较调用不同的函数。

注释1:在2011年版本的C标准(C11)中添加了泛型选择。

下面是一个使用泛型选择的宏示例。它可能需要扩展以支持其他类型：

#define ncmp(x, y) _Generic((x) < (y), \
    int: ncmp_si,                      \
    unsigned: ncmp_ui,                 \
    long: ncmp_sli,                    \
    unsigned long: ncmp_uli,           \
    long long: ncmp_slli,              \
    unsigned long long: ncmp_ulli,     \
    float: ncmp_f,                     \
    double: ncmp_d,                    \
    long double: ncmp_ld               \
    )((x), (y))

注释2:不计算泛型选择((x) < (y))的控制表达式，但它的类型用于选择相应的泛型关联表达式(如果有的话)。注意3:在控制表达式中选择<并不重要，但至少要检查(x)和(y)是否有有序的关系。对于算术操作数，控制表达式的类型是通常算术转换的结果。注4:由于通常在控制表达式中对<的操作数进行算术转换，因此不需要为int级别以下的整数类型添加大小写。注5:可以添加default:泛型关联。例如，可以将其定义为回到使用不太安全的多重评估方法，如下所示：

#define ncmp(x, y) _Generic((x) < (y),         \
    int: ncmp_si((x), (y)),                    \
    unsigned: ncmp_ui((x), (y)),               \
    long: ncmp_sli((x), (y)),                  \
    unsigned long: ncmp_uli((x), (y)),         \
    long long: ncmp_slli((x), (y)),            \
    unsigned long long: ncmp_ulli((x), (y)),   \
    float: ncmp_f((x), (y)),                   \
    double: ncmp_d((x), (y)),                  \
    long double: ncmp_ld((x), (y)),            \
    default: ((x) > (y)) - ((x) < (y))         \
    )

，但我选择由程序员来添加缺少的情况。

有必要定义上述每个泛型关联所使用的函数。为了保存一些类型，可以定义一个助手宏来定义它们：

#define MK_NCMP_(suf, T) \
static inline int ncmp_##suf(T x, T y) { return (x > y) - (x < y); }

MK_NCMP_(si, int)
MK_NCMP_(ui, unsigned)
MK_NCMP_(sli, long)
MK_NCMP_(uli, unsigned long)
MK_NCMP_(slli, long long)
MK_NCMP_(ulli, unsigned long long)
MK_NCMP_(f, float)
MK_NCMP_(d, double)
MK_NCMP_(ld, long double)