C語言實現(xiàn)泛型編程

發(fā)布時間：2023-06-20 10:50:55

泛型編程讓你編寫完全一般化并可重復使用的算法，其效率與針對某特定數(shù)據(jù)類型而設計的算法相同。在 C 語言中，可以通過一些手段實現(xiàn)這樣的泛型編程。這里介紹一種方法——通過無類型指針 void*。

看下面的一個實現(xiàn)交換兩個元素內容的函數(shù) swap，以整型 int 為例：

void swap(int* i1,int* i2){  
         int temp;  
         temp = *i1;  
         *i1 = *i2;  
         *i2 = temp;  }

當你想交換兩個 char 類型時，你還得重寫一個參數(shù)類型為 char 的函數(shù)，是不是能用無類型的指針來作為參數(shù)呢？看如下改動：

void swap(void *vp1,void *vp2){  
       void temp = *vp1;  
       *vp1 = *vp2;  
       *vp2 = temp;  }

這段代碼是錯誤的，是通不過編譯的。首先，變量是不能聲明為 void 無類型的。而你不知道調用此函數(shù)傳進的參數(shù)是什么類型的，無法確定一種類型的聲明。同時，不能將 * 用在無類型指針上，因為系統(tǒng)沒有此地址指向對象大小的信息。在編譯階段，編譯器無法得知傳入此函數(shù)參數(shù)的類型的。這里要想實現(xiàn)泛型的函數(shù)，需要在調用的地方傳入相關要交換的對象的地址空間大小 size，同時利用在頭文件 string.h 中定義的 memcpy() 函數(shù)來實現(xiàn)。改動如下：

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);  }

在調用這個函數(shù)時，可以像如下這樣調用（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)組的首地址強制轉換為指向 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 個元素的首地址。因為之前已經(jīng)說過，此時你并不知道你傳入的是什么類型的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)無法確定此數(shù)組一個元素有多長，跳向下個元素需要多少字節(jié)，所以強制轉換為指向 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 個元素的首地址。這樣使無論傳入的參數(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)，比較兩段長度為n首地址分別為 dest、src 的地址空間中的內容。

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;}

再定義一個要調用的函數(shù)：

int intCmp(void* elem1,void* elem2){
        int* ip1 = elem1;
        int* ip2 = elem2;
        return *ip1-*ip2;}

看如下調用：

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 語言也可以實現(xiàn)一定的泛型編程，但這樣是不安全的，系統(tǒng)對其只有有限的檢查。在編程時一定要多加細心。

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