C语言实现泛型编程

泛型编程让你编写完全一般化并可重复使用的算法，其效率与针对某特定数据类型而设计的算法相同。在C语言中，可以通过一些手段实现这样的泛型编程。这里介绍一种方法——通过无类型指针void*
 
看下面的一个实现交换两个元素内容的函数swap，以整型int为例：
 
void swap(int* i1,int* i2){ int temp; temp = *i1; *i1 = *i2; *i2 = temp; }
 
当你想交换两个char类型时，你还得重写一个参数类型为char的函数，是不是能用无类型的指针来作为参数呢？看如下改动：
 
void swap(void *vp1,void *vp2){ void temp = *vp1; *vp1 = *vp2; *vp2 = temp; }
 
这段代码是错误的，是通不过编译的。首先，变量是不能声明为void无类型的。而你不知道调用此函数传进的参数是什么类型的，无法确定一种类型的声明。同时，不能将*用在无类型指针上，因为系统没有此地址指向对象大小的信息。在编译阶段，编译器无法得知传入此函数参数的类型的。这里要想实现泛型的函数，需要在调用的地方传入相关要交换的对象的地址空间大小size，同时利用在头文件string.h中定义的memcpy（）函数来实现。改动如下：
 
void swap(void *vp1,void *vp2,int size){ char buffer[size];//注意此处gcc编译器是允许这样声明的 memcpy(buffer,vp1,size); memcpy(vp1,vp2,size); memcpy(vp2,buffer,size); }
 
在调用这个函数时，可以像如下这样调用（同样适用于其它类型的x、y）：
 
int x = 27,y = 2; swap(&x,&y,sizeof(int));
 
下面看另一种功能的函数：
 
int lsearch(int key,int array[],int size){ for(int i = 0;i < size; ++i) if(array[i] == key) return i; return -1; }
 
此函数在数组array中查找key元素，找到后返回它的索引，找不到返回-1.如上，也可以实现泛型的函数:
 
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; }
 
代码第三行：将数组的首地址强制转换为指向char类型的指针，是利用char类型大小为1字节的特性，使elemAddr指向此”泛型“数组的第i-1个元素的首地址。因为之前已经说过，此时你并不知道你传入的是什么类型的数据，系统无法确定此数组一个元素有多长，跳向下个元素需要多少字节，所以强制转换为指向char的指针，再加上参数传入的元素大小信息和累加数i的乘积，即偏移地址，即可得此数组第i-1个元素的首地址。这样使无论传入的参数是指向什么类型的指针，都可以得到指向正确元素的指针，实现泛型编程。
 
函数memcmp()原型：int memcmp(void *dest,const void *src,int n)，比较两段长度为n首地址分别为dest、src的地址空间中的内容。
 
此函数在数组base中查找key元素，找到则返回它的地址信息，找不到则返回NULL。
 
如果使用函数指针，则可以实现其行为的泛型：
 
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; }
 
再定义一个要调用的函数：
 
int intCmp(void* elem1,void* elem2){ int* ip1 = elem1; int* ip2 = elem2; return *ip1-*ip2; }
 
看如下调用：
 
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语言也可以实现一定的泛型编程，但这样是不安全的，系统对其只有有限的检查。在编程时一定要多加细心。