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。