在 C 中采用未知类型参数的泛型函数

Question

我正在尝试制作一些函数，采用未知类型参数，以通用地应用函数。

让我们以一个可以对数组的每个元素应用 close(int fd) 的函数为例：

void for_each(void *array[], void (*func)(void *))
{
    for (size_t i = 0; array[i] != NULL; ++i)
        func(array[i]);
}

如果我想将此函数与 close(int fd) 一起使用，我必须像这样创建一个包装函数：

void close_fd(void *fd)
{
    close(*(int *)fd);
}

我想将此 for_each 函数与 字符串、浮点数和其他所有内容一起使用。

Isn't there something that could achieve it, without the wrapping part ?

I know that C++ have a lot of way to do it, lambdas, templates etc., but is there a good way in C ? A compromise ?

Answer 1

嗯，很明显你想针对不同的数据多次调用一个函数（同一个函数）。但是这些数据是在一个数组中传递的，根据定义是存储多个相同类型的数据项。所以最后没有特殊的构造来做到这一点，只需在普通 C:

typedef .... MY_TYPE;

/* define a pointer to represent the type of callback pointer you are using */
typedef void (*callback_ptr)(MY_TYPE param);

/* this is the real callback function you are going to use */
void my_func1(MY_TYPE param){
    /* process a single MY_TYPE */
}

void my_funcN(MY_TYPE param) {
    /* another process function */
}

/* function to apply the callback to an array of MY_TYPE */
void for_each( MY_TYPE array[], size_t array_sz, callback_ptr f )
{
    int i;
    for (i = 0; i < array_sz; i++)
        f(array[i]);
}

....
MY_TYPE my_array[100] = { ... };
size_t my_array_sz = sizeof my_array / sizeof my_array[0];

for_each(my_array, my_array_sz, my_func1); /* process all by my_func1 */
for_each(my_array, my_array_sz, my_funcN); /* process all by my_funcN */

尽量避免在非绝对必要时使用 void *。可能在早期的设计阶段，你并不知道它要处理的数据的实际类型，但很明显，一旦你编写了实际的调用语句，你就必须放入参数并使用 return 值，所以你坚持使用实际类型......这给了你如何声明回调指针和过程函数的必要提示。将实际类型放在函数调用中可以让编译器检查正确性，这有助于您避免犯错误。

泛型函数

C 不支持泛型函数，但是如果你想要某种安排，允许你编写函数，其中某些数据类型是泛型的，你可以用宏来模拟它（你必须非常小心地编写宏可以工作，但可以实现非常好的近似值）

您可以使用 cpp 宏为每种类型定义不同的函数，如：

func_def.h

#define FUNC(TYPE)                        \
        void my_func_##TYPE( TYPE param ) \
        {                                 \
          /* body of function */          \
        }

然后包含在文件范围内，函数如下：

program.c

FUNC(int)
FUNC(double)

这将扩展为：

        void my_func_int( int param )     \
        {                                 \
          /* body of function */          \
        }
    
        void my_func_double( double param ) \
        {                                   \
            /* body of function */          \
        }

无论如何，您都会在参数中进行类型检查。如您所见，您必须在函数名称中使用类型，因为 C 不支持函数重载（具有相同名称和不同参数列表的函数）在这种情况下，my_func_* 回调和for_each_* 必须定义函数，编译器才能完全进行类型检查。

Answer 2

如评论中所述，您可以使用宏来实现。此外，在 C 语言中更习惯于将数组的大小传递给使用它的函数，而不是依赖标记值（字符串除外）。

#define for_each(array, array_size, func) do { \
    for (size_t i = 0; i < (array_size); ++i) { \
        func((array)[i]); \
    } \
} while(0)

用法：

#define ARRAY_SIZE(array) (sizeof((array)) / sizeof(*(array)))

void int_func(int arg)
{

}

void string_func(const char *arg)
{

}

int int_array[5];
const char *string_array[5];

void calling_func(void)
{
    for_each(int_array, ARRAY_SIZE(int_array), string_func); // Warning: pointer from integer without a cast
    for_each(string_array, ARRAY_SIZE(string_array), int_func); // Warning: integer from pointer without a cast
}

在 C 中采用未知类型参数的泛型函数

Generic functions taking unknown type parameters in C

c

generic-programming

泛型函数

func_def.h

program.c