C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)泛型編程
發(fā)布時(shí)間：2023-06-20 10:50:55
泛型編程讓你編寫完全一般化并可重復(fù)使用的算法，其效率與針對(duì)某特定數(shù)據(jù)類型而設(shè)計(jì)的算法相同。在 C 語(yǔ)言中，可以通過(guò)一些手段實(shí)現(xiàn)這樣的泛型編程。這里介紹一種方法——通過(guò)無(wú)類型指針 void*。
看下面的一個(gè)實(shí)現(xiàn)交換兩個(gè)元素內(nèi)容的函數(shù) swap，以整型 int 為例：
void swap(int* i1,int* i2){
int temp;
temp = *i1;
*i1 = *i2;
*i2 = temp; }當(dāng)你想交換兩個(gè) char 類型時(shí)，你還得重寫一個(gè)參數(shù)類型為 char 的函數(shù)，是不是能用無(wú)類型的指針來(lái)作為參數(shù)呢？看如下改動(dòng)：
void swap(void *vp1,void *vp2){
void temp = *vp1;
*vp1 = *vp2;
*vp2 = temp; }這段代碼是錯(cuò)誤的，是通不過(guò)編譯的。首先，變量是不能聲明為 void 無(wú)類型的。而你不知道調(diào)用此函數(shù)傳進(jìn)的參數(shù)是什么類型的，無(wú)法確定一種類型的聲明。同時(shí)，不能將 * 用在無(wú)類型指針上，因?yàn)橄到y(tǒng)沒(méi)有此地址指向?qū)ο蟠笮〉男畔?。在編譯階段，編譯器無(wú)法得知傳入此函數(shù)參數(shù)的類型的。這里要想實(shí)現(xiàn)泛型的函數(shù)，需要在調(diào)用的地方傳入相關(guān)要交換的對(duì)象的地址空間大小 size，同時(shí)利用在頭文件 string.h 中定義的 memcpy() 函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。改動(dòng)如下：
void swap(void *vp1,void *vp2,int size){
char buffer[size];//注意此處gcc編譯器是允許這樣聲明的
memcpy(buffer,vp1,size);
memcpy(vp1,vp2,size);
memcpy(vp2,buffer,size); }在調(diào)用這個(gè)函數(shù)時(shí)，可以像如下這樣調(diào)用（同樣適用于其它類型的 x、y）：
int x = 27,y = 2; swap(&x,&y,sizeof(int));
下面看另一種功能的函數(shù)：
int lsearch(int key,int array[],int size){
for(int i = 0;i < size; ++i)
if(array[i] == key)
return i;
return -1;}此函數(shù)在數(shù)組 array 中查找 key元素，找到后返回它的索引，找不到返回 -1。
如上，也可以實(shí)現(xiàn)泛型的函數(shù)：
void* lsearch(void* key, void *base, int n, int elemSize){
for(int i = 0;i < n; ++i){
void *elemAddr = (char *)base+i*elemSize;
if(memcmp(key, elemAddr, elemSize) == 0)
return elemAddr;
}
return NULL;}代碼第三行：將數(shù)組的首地址強(qiáng)制轉(zhuǎn)換為指向 char 類型的指針，是利用 char 類型大小為1字節(jié)的特性，使 elemAddr 指向此"泛型"數(shù)組的第 i-1 個(gè)元素的首地址。因?yàn)橹耙呀?jīng)說(shuō)過(guò)，此時(shí)你并不知道你傳入的是什么類型的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)無(wú)法確定此數(shù)組一個(gè)元素有多長(zhǎng)，跳向下個(gè)元素需要多少字節(jié)，所以強(qiáng)制轉(zhuǎn)換為指向 char 的指針，再加上參數(shù)傳入的元素大小信息和累加數(shù)i的乘積，即偏移地址，即可得此數(shù)組第 i-1 個(gè)元素的首地址。這樣使無(wú)論傳入的參數(shù)是指向什么類型的指針，都可以得到指向正確元素的指針，實(shí)現(xiàn)泛型編程。
函數(shù) memcmp() 原型：int memcmp(void *dest,const void *src,int n)，比較兩段長(zhǎng)度為n首地址分別為 dest、src 的地址空間中的內(nèi)容。
此函數(shù)在數(shù)組 base 中查找 key 元素，找到則返回它的地址信息，找不到則返回 NULL。
如果使用函數(shù)指針，則可以實(shí)現(xiàn)其行為的泛型：
void *lsearch(void *key,void *base,int n,int elemSize,int(*cmpfn)(void*,void*,int)){
for(int i = 0;i < n; ++i){
void *elemAddr = (char *)base+i*elemSize;
if(cmpfn(key,elemAddr,elemSize) == 0)
return elemAddr;
}
return NULL;}再定義一個(gè)要調(diào)用的函數(shù)：
int intCmp(void* elem1,void* elem2){
int* ip1 = elem1;
int* ip2 = elem2;
return *ip1-*ip2;}看如下調(diào)用：
int array[] = {1,2,3,4,5,6};int size = 6;int number = 3;int *found = lsearch(&number,array,size,sizeof(int),intCmp);if(found == NULL)
printf("NO\n");else
printf("YES\n");C 語(yǔ)言也可以實(shí)現(xiàn)一定的泛型編程，但這樣是不安全的，系統(tǒng)對(duì)其只有有限的檢查。在編程時(shí)一定要多加細(xì)心。
