C11 标准中的 _Generic 关键字实现泛型编程
在 C11 标准中,_Generic
关键字为 C 语言引入了轻量级的泛型编程能力。尽管 C 语言不像 C++ 那样支持面向对象编程和模板,但它通过 _Generic
提供了一种在编译时根据表达式的类型选择不同代码路径的方式。这使得 C 语言能够在某种程度上实现类似于泛型编程的设计。
什么是泛型编程?
泛型编程是一种编程范式,它允许程序员在编写代码时使用一些将来才会指定的类型。这些类型在代码实例化时作为参数指明。例如,在 C++ 中,可以通过模板来支持泛型编程。
std::vector<T>
, std::list<T>
, std::set<T>
C 语言中的泛型编程
在 C 语言中,虽然没有真正意义上的泛型编程,但 C11 标准中的 _Generic
关键字提供了一种在编译时根据赋值表达式的类型在泛型关联表中选择一个表达式的方法。这样可以将一组功能相同但类型不同的函数抽象为一个统一的接口。
_Generic 的语法形式
_Generic
关键字的基本语法如下:
_Generic ( assignment-expression , generic-assoc-list )
其中:
assignment-expression
:赋值表达式,可以认为是变量var
。generic-assoc-list
:泛型关联表,其语法为:type-name : expression, type-name : expression, ..., default : expression
示例代码
让我们通过一个具体的例子来理解如何使用 _Generic
实现泛型编程。
实现 getTypeName 函数
假设我们想要实现一个 getTypeName
函数,该函数返回变量 var
的类型名称。可以这样写:
#define GET_TYPENAME(var) _Generic((var), \int: "int", \char: "char", \float: "float", \double: "double", \char*: "char *", \default: "other type")int main(int argc, char const *argv[]) {int x;int* x1;char s[10];printf("type: x = %s\n", GET_TYPENAME(x));printf("type: x1 = %s\n", GET_TYPENAME(x1));printf("type: s = %s\n", GET_TYPENAME(s));return 0;
}
运行结果:
type: x = int
type: x1 = other type
type: s = char *
C语言实现泛型动态数组
首先实现一个整形的动态数组:
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>// 动态数组结构体
typedef struct {int capacity; // 数组容量int count; // 当前元素数量int data[]; // 零长度数组
} DynamicArray;// 初始化动态数组
DynamicArray* init_dynamic_array(int initial_capacity) {// 为结构体和元素分配足够的内存DynamicArray* array = (DynamicArray*)malloc(sizeof(DynamicArray) + initial_capacity * sizeof(int