同名指针和正则变量

Question

在“嵌入式​​C编程”一书的“内存和指针”一章中，Mark Siegesmund给出了以下示例：

void Find_Min_Max( int list[], int count, int * min, int * max){
    for( int i=0, min=255, max=0; i<count; i++){
        if( *min>list[i])
            *min=list[i];
        if( *max<list[i] )
            *max=list[i];
    }
}
// call like this: Find_Min_Max( table, sizeof(table), &lowest, &highest);

如果我理解正确：

• table 是一个 int 数组，
• count 是数组的大小
• 调用时，&lowest 和 &highest 是要存储结果的 int 变量的地址
• 函数定义中的int * min和int * max指的是指针* min和* max，都是整数类型
• 最后一行中定义的 &lowest 和 &highest 实际上是指向具有 int 类型变量的地址的指针

（不是 100% 确定最后一个。）

在 for 循环中，他每次将数组列表中的下一个 int 与指针 *min 和 *max 地址处的值进行比较，并在必要时更新这些地址处的值。

但是在循环的定义中，他定义了min = 255，max = 0。

在我看来，这似乎是两个尚未初始化的全新变量。 该行不应该是

for( int i=0, *min=255, *max=0: i<count; i++){

这是书上的错误还是我误解了什么？

Answer 1

这似乎是书中的一个错误——它确实在循环内声明了新变量。 （提示：在出版编程书籍之前，至少要先编译代码……）

但即使修复了这个令人尴尬的错误，代码还是很幼稚。这里还有更多错误：

• 始终const 限定未修改的数组参数。
• 在嵌入式系统中始终使用stdint.h。
• 切勿使用像255 这样的幻数。在这种情况下，请改用UINT8_MAX。

以上为行业标准共识。 （MISRA-C 等也需要）

此外，最正确的做法是使用size_t 而不是int 来表示数组的大小，但这更像是一个样式问题备注。

此外，更好的算法是让指针指向数组中的最小值和最大值，这意味着我们不仅可以获取值，还可以获取它们在数据容器中的位置。查找位置是一个非常常见的用例。执行速度大致相同，但我们获得了更多信息。

---

因此，如果我们应该尝试将其重写为一些值得一书的代码，它宁愿看起来像：

void find_min_max (const uint8_t* data, size_t size, const uint8_t** min, const uint8_t** max);

指针对指针的阅读和使用有点困难，但功能更强大。

（通常我们会用restrict对相同类型的指针进行微优化，但在这种情况下，所有指针可能最终都指向同一个对象，所以这是不可能的。）

完整示例：

#include <stddef.h>
#include <stdint.h>

void find_min_max (const uint8_t* data, size_t size, const uint8_t** min, const uint8_t** max)
{
  *min = data;
  *max = data;

  for(size_t i=0; i<size; i++)
  {
    if(**min > data[i])
    {
      *min = &data[i];
    }
    if(**max < data[i])
    {
      *max = &data[i];
    }
  }
}

---

PC 使用示例：（请注意，int main (void) 和 stdio.h 不应在嵌入式系统中使用。）

#include <stdio.h>
#include <inttypes.h>

int main (void)
{
  const uint8_t data[] = { 1, 2, 3, 4, 5, 4, 3, 2, 1, 0};
  const uint8_t* min;
  const uint8_t* max;

  find_min_max(data, sizeof data, &min, &max);

  printf("Min: %"PRIu8 ", index: %d\n", *min, (int)(min-data));
  printf("Max: %"PRIu8 ", index: %d\n", *max, (int)(max-data));

  return 0;
}

---

为 ARM gcc -O3 反汇编这个搜索算法：

find_min_max:
        cmp     r1, #0
        str     r0, [r2]
        str     r0, [r3]
        bxeq    lr
        push    {r4, lr}
        add     r1, r0, r1
.L5:
        mov     lr, r0
        ldr     ip, [r2]
        ldrb    r4, [ip]        @ zero_extendqisi2
        ldrb    ip, [r0], #1    @ zero_extendqisi2
        cmp     r4, ip
        strhi   lr, [r2]
        ldr     r4, [r3]
        ldrbhi  ip, [r0, #-1]       @ zero_extendqisi2
        ldrb    r4, [r4]        @ zero_extendqisi2
        cmp     r4, ip
        strcc   lr, [r3]
        cmp     r1, r0
        bne     .L5
        pop     {r4, pc}

仍然不是最有效的代码，分支密集。如果目标是库质量的代码，我认为还有很大的空间可以进一步优化。但它也是一种专门的算法，可以找到最小值和最大值，以及它们各自的索引。

对于小型数据集，首先对数据进行排序可能更明智，然后从排序的最小和最大索引中获取最小值和最大值。如果您打算在代码的其他地方搜索数据以用于其他目的，那么一定要先对其进行排序，以便您可以使用二分查找。

Answer 2

int i=0, min=255, max=0 和 int i=0, *min=255, *max=0 都定义了三个新变量，它们已初始化，但在循环体中使用不正确。

限制应该在循环之前初始化：

*min=255;
*max=0;
for(int i=0; i<count; i++)

或者可以在循环之前定义新变量i，但这不像第一个那样容易阅读：

int i;
for(i=0, *min=255, *max=0; i<count; i++)

请注意，如果有小于0或大于255的值，则返回的最小值和最大值将不正确。

Answer 3

这是代码中的一些错误。也许应该这样写：

for( int i=0, *min=255, *max=0; i<count; i++){
        if( *min>list[i])
            *min=list[i];
        if( *max<list[i] )
            *max=list[i];
    }