C、泛化函数参数的类型答案

【问题标题】：C, generalize functions argument's typeC、泛化函数参数的类型
【发布时间】：2018-05-27 12:43:13
【问题描述】：

我正在为链表和树编写一个 c 库，我正在寻找一种解决方案来概括这些库处理的数据类型，而不需要为我需要处理的每种类型创建一个列表/树库。

例如，我的列表库有这些功能：

/* list.h */
typedef int list_element; // <-- need to generalize that

 struct list_node {   
  list_element value;    
  struct list_node* next;
};

typedef struct list_node list_node;
typedef struct list_node* list;

extern list list_cons(list_element d, list l)

然后是我的 list.c：

/* list.c */
#include <list.h>

list list_cons(list_element d, list l){
    list m = malloc(sizeof(list_node));
    m->value = element_copy(d);
    m->next = l;
    return m;
}

现在假设在我的主程序中我必须使用一个 int 列表和一个 double 列表，我应该创建 2 对文件，例如 list_float.c/.h 和 list_int.c/.h
还有一些 list_element 可以是结构体，需要像 copy/isLess/isEqual 这样的函数来比较自己我想在我的代码中写这样的东西：

/* main.c */
list_cons(void *data, list l);

data 是指向我想要的任何类型的指针，在 list_cons 内部，element_copy 适用于我传递的任何类型的数据（显然我需要复制数据而不是指向数据的指针，void* 是唯一的想法是我必须概括函数的参数类型）

【问题讨论】：

基本上你想先 typedef int list_element 然后 typedef float list_element？不，你不能这样做。
你可以这样做，但你不能在一个程序中使用它
@purec 我知道我不能，这就是问题所在。如果我主要使用不同类型的不同列表，我必须为每种类型创建一个库，并为每个函数使用不同的名称，这太痛苦了。我一直在寻找避免这种情况的解决方案
您可以尝试使用可以轻松进行类型转换的指针，而不是 int、float 类型。例如 void* 数据
如果您使用 C++，这可以通过模板轻松完成。

标签： c

【解决方案1】：

作为一般建议，您不应假设list_cons 将是构造链表的唯一方法。有时malloc 不可用，或者用户想要预分配静态数组中的所有内容，或者想要使用自定义分配器或......

作为具体示例，您可以查看https://github.com/torvalds/linux/blob/master/include/linux/list.h。

如果您的代码需要其他许可，请在 xBSD Unix 源代码中搜索数据结构实现。

一般的想法是你只需要一个链表结构来包含下一个/上一个和类似的字段，而不是限制用户使用你的类型名称。所有迭代和基本操作都被定义为预处理器宏，您可以在它们之上实现复杂的算法。

【讨论】：

list 和 list_cons 只是具体化我的问题的示例。其他数据结构也有同样的问题。但是谢谢，我会更深入地研究宏，也许我可以找到解决方案和/或更好地理解 linux 中的链表
@LucaLumetti Linux 实现的想法非常简单。你有某种struct list_head { struct list_head *next; };，你将它与你的数据一起嵌入到一些结构中，然后在不介意容器的情况下对头部进行处理。如果您需要容器，您可以使用 container_of 宏来获得它，它基本上是标准 offsetof() 宏的逆。但是链接列表也很简单，这种list_head 抽象可能甚至不值得（IMO）。
@PSkocik 是的，明白了。我正在为大学考试编写这些库，在课程中我们总是将列表定义为struct node { struct node* next, element value }，然后不得不在问题中使用 3 个不同结构的 3 个列表，我首先想到的只是 ctrl+c 和 ctrl+v 代码对于 3 个不同库中的列表（如 structA_list.c/.h、structB_list.c/.h、structC_list.c/.h）并更改每个列表的类型，然后我还必须更改函数名称和代码开始看起来真的很糟糕。所以我一直在寻找一个与教授教我们不太远的解决方案

【解决方案2】：

请注意，在 C11 中（阅读其标准 n1570 和一些 C reference site）可以以不同的方式处理不同的类型（参见其 §6.5.2）。

特别是，实现可以不同地处理int、double 和指针值（它们的大小和alignment 通常不同，请参阅sizeof 和alignof），并且一些ABI 约定决定它们在不同的寄存器中传递（例如在函数调用中）。

因此，您不能以相同的方式编写（可移植地）处理所有int、double 等的东西（除非您有variadic 函数；使用<stdarg.h>）

您可能决定实现一些“通用”列表，其内容是一些任意指针。但是你需要一些关于它们的约定（谁在分配那个指针，谁在释放它，也许允许什么操作，等等......）。查看Glib doubly-linked lists 以获得灵感。

您还可以使用预处理器技术来生成abstract data type（在您的列表中）和实现它的函数，并为内容提供一些类型名称。查看SGLIB 以获得灵感。

您还可以使用一些metaprogramming 技术：您将以某种方式描述元素的类型，然后将该描述输入到您的元程序中，元程序是一些C 代码生成器。查看SWIG 以获得灵感。生成的 C 代码将实现列表的抽象数据类型。

不要忘记记忆management issues，并清楚地描述和记录您围绕它们的约定。阅读RAII。

还可以考虑一些复杂的情况，例如一些字符串列表（可能是动态分配的strdup 或使用asprintf 获得）。你会发现事情并不简单，你需要显式约定（例如，某些字符串可以在两个子列表之间共享吗？那个字符串什么时候是@987654344 @-d, ...)。

【讨论】：

【解决方案3】：

这可能是使用联合的好地方。

您可以将基本数据类型定义为您想要支持的最常见类型的联合。然后，您将定义一个有问题的类型的枚举，以使用该值来标记联合包含的内容。

enum element_type {
    TYPE_INT,
    TYPE_DOUBLE
};

typedef union {
    int e_int;
    double e_double;
} list_element;

struct list_node {   
  enum element_type type;
  list_element value;    
  struct list_node* next;
};

然后你像这样添加到列表中：

list list_cons(list_element d, enum element_type type, list l){
    list m = malloc(sizeof(list_node));
    m->type = type;
    m->value = element_copy(d);
    m->next = l;
    return m;
}

【讨论】：