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本文轉(zhuǎn)載自微信公眾號「編程珠璣」，作者守望先生。轉(zhuǎn)載本文請聯(lián)系編程珠璣公眾號。   

在回答標(biāo)題問題之前，先了解下什么是泛型編程。

泛型編程(generic programming)是程序設(shè)計(jì)語言的一種風(fēng)格或范式。泛型允許程序員在強(qiáng)類型程序設(shè)計(jì)語言中編寫代碼時使用一些以后才指定的類型，在實(shí)例化時作為參數(shù)指明這些類型。C++支持泛型編程，也就是模板，比如：

// 來源：公眾號【 編程珠璣】 
// 作者：守望先生 
#include <iostream> 
template <class T> 
T add(T a,T b){ 
  T ret = a + b; 
  std::cout<< a << " + " << b <<" = " << ret << std::endl; 
  return ret; 
} 
int main(){ 
  add(1,2);  // 整數(shù)相加 
  add(1.2,2.3); // 浮點(diǎn)數(shù)相加 
  return 0; 
} 

運(yùn)行結(jié)果：

1 + 2 = 3 
1.2 + 2.3 = 3.5 

從上面的結(jié)果可以看到，對于調(diào)用add函數(shù)，如果傳入的是整型，則按照整型加法計(jì)算，如果是浮點(diǎn)數(shù)，則按照浮點(diǎn)數(shù)進(jìn)行加法計(jì)算。也就是說，add函數(shù)沒有針對特定類型(泛型)。

你同樣可以使用重載實(shí)現(xiàn)上面的功能，但是存在大量重復(fù)代碼。

C語言支持泛型編程嗎?

很遺憾，C語言本身不支持真正意義上的泛型編程，但是卻在一定程度上可以“實(shí)現(xiàn)泛型編程”。

_Generic關(guān)鍵字

_Generic是C11的關(guān)鍵字，通過該關(guān)鍵字可以有一個泛型表達(dá)式：

_Generic((value). int:"int", float:"float",char*:"char*",default:"other type") 

什么意思呢?如果value是int類型，那么表達(dá)式的值就是“int”，其他的以此類推?？雌饋硎遣皇呛蛃witch語句有點(diǎn)類似呢?

根據(jù)這個示例，我們來實(shí)現(xiàn)一個功能，打印變量或常量到底是什么類型：

// 來源：公眾號【編程珠璣】 
// 作者：守望先生 
#include <stdio.h> 
#define TYPE(v) _Generic((v), \ 
    int:"int", \ 
    char:"char", \ 
    float:"float", \ 
    double:"double", \ 
    char*:"char*", \ 
    default:"other type") 
int main(void) 
{ 
    printf("1 + 2 type: %s\n",TYPE(1 + 2)); 
    printf("1/3 type: %s\n",TYPE(1/3)); 
    printf("2/3 type: %s\n",TYPE((float)2/3)); 
    printf("xxx type: %s\n",TYPE("xxx")); 
    return 0; 
} 

這里為了方便使用，我們通過define關(guān)鍵字，將泛型表達(dá)式簡化。

運(yùn)行結(jié)果：

1 + 2 type: int 
1/3 type: int 
2/3 type: float                                                         
xxx type: char* 

可以看到通過TYPE就可以獲得表達(dá)式的結(jié)果類型，這對初學(xué)者來說，可真是福音了。

泛型算法

既然C語言有_Generic關(guān)鍵字了，那么我們嘗試實(shí)現(xiàn)開頭C++示例代碼中的加法?？催^上面的例子后，相信你已經(jīng)會了：

// 來源：公眾號【編程珠璣】 
// 作者：守望先生 
#include <stdio.h> 
// int類型加法 
int addI(int a, int b) 
{ 
    printf("%d + %d = %d\n",a,b, a + b ); 
    return (a + b); 
} 
// double類型加法 
double addF(double a, double b) 
{ 
    printf("%f + %f = %f\n",a,b, a + b ); 
    return (a + b); 
} 
void unsupport(int a,int b) 
{ 
    printf("unsupport type\n"); 
} 
#define ADD(a,b) _Generic((a), \ 
    int:addI(a,b),\ 
    double:addF(a,b), \ 
    default:unsupport(a,b)) 
int main(void) 
{ 
    ADD(1 , 2); 
    ADD(1.1,2.2); 
    return 0; 
} 

觀察上面的代碼，我們注意到：

• 在這里，我們需要定義兩種類型的加法(實(shí)際上，通過C++的模板，由編譯器幫我們完成了這件事)，由于C語言中并不支持重載，因此兩個加法的函數(shù)名不一樣。
• 由于涉及參數(shù)有兩個，在做類型判斷時，如果兩個參數(shù)不一致，可能仍然存在編譯問題
• 調(diào)用者無需區(qū)分被加對象是什么類型，都可以統(tǒng)一使用ADD

C99的tgmath.h

前面說到，_Generic關(guān)鍵字在C11中才有，那么C99怎么辦呢?實(shí)際上，tgmath.h中提供了一些泛型類型宏，如果math.h的函數(shù)中定義了float，double和long double版本，tgmath就會提供一個泛型類型宏。效果和前面的例子一樣，舉個例子：

// 來源：公眾號【編程珠璣】 
// 作者：守望先生 
#include <stdio.h> 
#include <tgmath.h> 
int main(void) 
{ 
    float f = 4.0f; 
    long double d = 1.44; 
    printf("%f\n",sqrt(f)); // 實(shí)際上調(diào)用了sqrtf 
    printf("%Lf\n",sqrt(d)); // 實(shí)際上調(diào)用了sqrtl 
    return 0; 
} 

編譯運(yùn)行結(jié)果：

2.000000 
1.200000 

但是不得不說，tgmath中提供的泛型宏也是有限的。

void *指針

眾所周知，C語言中void *指針是一種無類型指針，從這點(diǎn)看，也可以算是泛型指針了。而它的使用在C語言中是非常常見的，舉例來說，在《高級指針話題-函數(shù)指針》中，我們介紹了快速排序接口的使用，它的函數(shù)聲明是這樣的：

#include <stdlib.h> 
void qsort(void *base, size_t nmemb, size_t size, 
                  int (*compar)(const void *, const void *)); 

庫函數(shù)qsort實(shí)際上就是泛型排序算法了，它可以針對任何類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行排序。當(dāng)然有一個前提，就是你需要按照它的協(xié)議，實(shí)現(xiàn)一個compar函數(shù)，用于比較大小。

像這樣類似的例子，C語言中還有很多，不過相比于其他語言，如C++中的模板，這種所謂的泛型，確實(shí)有些小巫見大巫了。

總結(jié)

C語言語法上本身基本不支持泛型編程，但是借助_Generic關(guān)鍵字和一些手段，可以實(shí)現(xiàn)泛型編程。

作者:守望，linux應(yīng)用開發(fā)者，目前在公眾號【編程珠璣】?分享Linux/C/C++/數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法/工具等原創(chuàng)技術(shù)文章和學(xué)習(xí)資源。