在 C 中为链表编写通用搜索函数？

Posted 2023-02-16

【中文标题】在 C 中为链表编写通用搜索函数？

【英文标题】：Writing generic Search function for linked list in C?

【发布时间】：2016-09-18 15:11:02

【问题描述】：

我正在尝试在 C 中的链表上编写通用搜索函数。 函数如下：

void* get_when_true(linked_list *l,
                    int (*condition)(const void*)) 
        node **walk = &l->head;
        while (*walk != NULL && !condition((*walk)->data)) 
                walk = &((*walk)->next);
        
        return (*walk)->data;

condition 基本上是一个函数指针，指向一个函数，该函数将针对链表的每个元素进行测试，并且只要该函数返回 true，就会返回特定节点。

我的链表中的每个节点都存储了一些 ID。我的问题是，如果我不想搜索特定 ID，我必须编写一个单独的搜索函数，该函数只能检查该特定 ID。基本上如果我不想查找 ID 10。我必须编写一个函数

int isID_10(const void *a) 
    // cast A to appropriate poitner
    return a->ID == 10;

如果我想测试其他 ID，比如 30，我将不得不再次编写不同的函数。我想你明白了。

我只能想到用柯里化来解决这个问题。但不幸的是，C 不提供柯里化，而且我不能使用一些特定于编译器的变通方法，因为我的代码应该在所有平台上编译。

使用全局变量作为搜索 ID 是一种解决方案，但我不想避免。

如何解决这个问题？

【问题讨论】：

但是明天如果我使用我的链表来存储一些结构、整数和字符并且我想比较它们，那么结构格式将会改变，我的 get_when_true 函数将不再保持通用

【参考方案1】：

您应该向get_when_true 添加另一个参数，该参数将传递给您的回调。这可以只是另一个void *，因此它可以指向任何类型的结构。

void* get_when_true(linked_list *l, void *ctx,
                    int (*condition)(const void* data, void *ctx)) 
        node **walk = &l->head;
        while (*walk != NULL && !condition((*walk)->data, ctx)) 
                walk = &((*walk)->next);
        
        return (*walk)->data;

这是一个回调：

int isID(const void *data, void *ctx) 
    int id = (int)ctx;
    const struct whatever *a = data;
    return a->ID == id;

这样使用：

get_when_true(list, (void*)10, isID);

在这里，我什至不需要结构，所以我“作弊”，只是将单个整数转换为 void*。

由于 C 本身不支持闭包，其中有数据“附加”到（回调）函数指针，所以我编写的任何接受回调的函数也需要传递给回调的 void*。

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虽然 C 不支持闭包，但有一个 GNU 扩展提供嵌套函数，可以访问父函数范围内的变量。因此，使用您的原始代码（没有我的附加参数）：

int get_when_id(linked_list *l, int id) 
    int condition(const void *data) 
        const struct whatever *a = data;
        return a->ID == id;  // id is "closed over" from parent
    

    return get_when_true(list, condition);

这需要一个可执行堆栈。如果你看一下反汇编，你会发现实际上传递给get_when_true的函数指针并不是condition本身的地址。相反，一个可执行文件的地址 thunk 是在堆栈上生成并传递的。这个 thunk 将一个指向封闭变量的指针传递给实际的 condition 函数，因此它们会自动在那里可用。

另见：

Is there a a way to achieve closures in C

【讨论】：

谢谢你提到闭包和空指针的关系！

不客气。我花了很长时间才意识到这两者是直接相关的。请参阅我使用 GCC 的嵌套函数的附加示例。

我不能推荐 GCC 的嵌套函数。其他一切都加一个；减一——净零。