在 C 语言中实现模板函数的方法

Posted 2023-01-13 Terark-CTO-雷鹏

在 C 语言中实现模板函数的方法：

 

各种用 C 语言实现的模板可能在使用形式上有所不同。

 

现以一个求和函数 Sum 为例，用 C++ Template 可写如下：

 

template<class T, class R>  R Sum(const T *array, int n)

            R sum = 0;

            for (int i = 0 ; i < n ; ++i)

                        sum += i;

            return sum;

如果不是内置类型，该模板隐式地需要 有R R::operator+=(T)运算符可用。

 

1.    使用函数指针作为 Functor 替换者

Typedef struct tagAddClass

            Void (*add)(char* r1, const char* r2);

            Int elemSize;

            Char  sum[MAX_ELEM_SIZE];

AddClass;

void Sum(AddClass* self, const char* array, int n)

            for (int i = 0 ; i < n ; ++i)

                        self->add(self->sum, array + i*self->elemSize);

 

使用时：

…..

 

Void AddInt(char* r1, const char* r2)

            *(long*)r1 += *(int*)r2;

AddClass addClass = AddInt, 2, 0 ;

Int array[100];

Read(array);

Sum(&addClass, array, 100);

…..

 

2.    用宏作为Functor的替换者

#define  GenSumFun(SumFunName, Add, RetType, ElemType)           /

RetType SumFunName (const ElemType *array, int n)  /

                                                                      /

            RetType sum = 0;                                 /

            for (int i = 0 ; i < n ; ++i)                       /

                        Add(sum, i);                             /

            return sum;                                           /

使用时：

#define AddInt(x, y)  ((x) += (y))

GenSumFun(SumInt, AddInt, long, int)

…..

Int array[100];

Read(array);

Long sum = SumInt(array, 100);

…..

 

3.    所有可替换参数均为宏

至少需要一个额外的文件(实现文件)为 impsum.c

 

/* impsum.c */

RetType FunName(const ElemType *array, int n)

                                                                     

            RetType sum = 0;                                

            for (int i = 0 ; i < n ; ++i)                      

                        Add(sum, i);                            

            return sum;                                          

 

使用时：

#undef  RetType

#undef  FunName

#undef  ElemType

#undef  Add

#define AddInt(x, y)  ((x) += (y))

#define RetType long

#define FunName SumInt

#define ElemType int

#define Add  AddInt

 

#include impsum.c

 

…..

Int array[100];

Read(array);

Long sum = SumInt(array, 100);

…..

 

4.    总结：

第一种方法，易于跟踪调试，但是效率低下，适用于对可变函数（函数指针）的效率要求不高，但程序出错的可能性较大（复杂），模板函数（Sum）本身很复杂，模板参数也比较复杂（add）的场合。

第二种方法，效率高，但很难跟踪调试，在模板函数和模板参数本身都很复杂的时候更是如此。

第三种方法，是我最近几天才想出的，我认为是最好的，在模板参数（Add）比较复杂时可以用函数（第二种也可以如此），简单时可以用宏，并且，易于调试。在模板函数本身很复杂，而模板参数比较简单时更为优越。但是，可能有点繁琐。

 

一般情况下，没有必要做如此劳心的工作，一切交给编译器去做就行了。但是本人在开发一个文件系统时，由于是基于一种少见的平台，没有可用的C++编译器，有几个函数，除了其中的类型不同（uint16和uint32），和几个可参数化的宏不同，其它地方完全相同，而函数本身很复杂（两百多行代码）。Copy出几个完全类似的函数副本，维护起来特别烦人。非常需要如此的编程模式，故此，分享出来，大家共同探讨。