组合 _Generic 宏

我对 C11 的 _Generic 机制感到很高兴 - 类型切换是我怀念 C++ 的功能。然而，事实证明它很难创作。

例如，给定函数：

bool write_int(int);
bool write_foo(foo);
bool write_bar(bar);
// bool write_unknown is not implemented

然后我可以写

#define write(X) _Generic((X), \
  int : write_int, \
  foo: write_foo, \
  bar: write_bar, \
  default: write_unknown)(X)

而且，只要我不尝试使用 &write 或将其传递给函数，我就可以调用 write(obj)，并且只要 obj 是这些类型之一的实例，一切都很好。

然而，一般来说 foo 和 bar 彼此完全无关。它们在不同的标头中定义，很少（但偶尔）在单个源文件中一起使用。那么扩展到 _Generic 的宏应该写在哪里呢？

目前，我正在积累名为 write.h、equal.h、copy.h、move.h 的头文件，每个文件都包含一组函数原型和一个 _Generic。这是可行的，但并不出色。我不喜欢将程序中每种类型的列表收集到一个地方的要求。

我希望能够在头文件中定义类型 foo 以及函数 write_foo，并且以某种方式让客户端代码能够调用“函数”write。默认值看起来像是一个可以实现这一目标的向量。

我能在这个网站上找到的最接近的匹配是c11 泛型添加类型 https://stackoverflow.com/questions/9734982/c11-generic-adding-types它有一个部分解决方案，但它还不足以让我了解如何组合各种宏。

假设，在定义 write_bar 的头文件中的某个位置，我们有一个现有的宏定义：

#define write(x) _Generic((x), bar: write_bar, default: some_magic_here)(x)

或者我们可以省略尾随的 (x)

#define write_impl(x) _Generic((x), bar: write_bar, default: some_magic_here)

在这个标题的更下方，我想要一个处理 foo 或 bar 的 write() 版本。我认为它需要在默认情况下调用现有的宏，但我不相信预处理器能够重命名现有的写入宏。如果可以的话，以下内容可以发挥作用：

#ifndef WRITE_3
#define WRITE_3(X) write(x)
#undef write(x)
#define write(x) __Generic((x),foo: write_foo,default: WRITE_3)(x)

刚刚输入后，我可以看到一条前进的道路：

// In bar.h
#ifndef WRITE_1
#define WRITE_1(x) __Generic((x), bar: write_bar)
#elif !defined(WRITE_2)
#define WRITE_2(x) __Generic((x), bar: write_bar)
#elif !defined(WRITE_3)
#define WRITE_3(x) __Generic((x), bar: write_bar)
#endif
// In foo.h
#ifndef WRITE_1
#define WRITE_1(x) __Generic((x), foo: write_foo)
#elif !defined(WRITE_2)
#define WRITE_2(x) __Generic((x), foo: write_foo)
#elif !defined(WRITE_3)
#define WRITE_3(x) __Generic((x), foo: write_foo)
#endif
// In write.h, which unfortunately needs to be included after the other two
// but happily they can be included in either order
#ifdef WRITE_2
#define write(x) WRITE_1(x) WRITE_2(x) (x)
#elif
// etc
#endif

但这实际上不起作用，因为当 x 与参数列表不匹配时，我找不到使 WRITE_N(x) 扩展为空的方法。我看到错误

controlling expression type 'struct foo' not compatible with any generic association type

Or

expected expression // attempting to present an empty default clause

我相信在多个文件之间分发 write() 定义 |宏我需要解决上述任一问题。在默认情况下减少为无的 _Generic 子句将起作用，如果没有类型匹配则减少为无的子句也是如此。

更黑客的是，如果函数采用指向结构的指针而不是结构的实例，并且我提供 write_void(void*x) {(void)x;} 作为默认选项，则代码会编译并运行。但是，扩展写为

write(x) => write_void(x); write_foo(x); write_void(x);

显然本身就很糟糕，而且我真的不想通过指针传递所有内容。

那么，任何人都可以找到一种增量定义单个 _Generic“函数”的方法，即无需从它将映射的所有类型的列表开始吗？谢谢。

跨多个不相关的文件需要类型通用函数表明程序设计很差。

这些文件是相关的，并且应该共享一个公共父级（“抽象基类”），然后可以在其中声明类型通用宏和函数声明。

或者它们不相关，但出于某种原因共享一些通用方法，在这种情况下，您需要发明一个通用的通用抽象层接口，然后它们可以实现该接口。您应该始终将系统级别的程序设计作为您所做的第一件事。

这个答案不使用_Generic，但提出了完全不同的程序设计。

以评论中的示例为例，bool equal(T lhs, T rhs)。那就是上面两种情况中的后者，一个公共接口被多个模块共享。首先要观察的是，这是一个functor，一个可以被搜索/排序算法等通用算法轮流使用的函数。 C 标准建议最好如何编写函子：

int compare (const void* p1, const void* p2)

这是标准函数使用的格式bsearch and qsort。除非你有充分的理由，否则你不应该偏离这种格式，因为如果你不这样做，你将获得免费的搜索和排序。此外，这种形式的优点是可以在同一函数中进行更少、更多和相等的检查。

在 C 中为此类函数实现公共接口的经典 C 方法是包含以下宏的标头：

接口标头：

#define compare(type, x, y) (compare_ ## type(x, y))

实现标头的模块：

// int.c
int compare_int (const void* p1, const void* p2)
{
  return *(int*)p1 - *(int*)p2;
}

Caller:

if( compare(int, a, b) == 0 )
{
  // equal
}

这样做的优点是抽象：接口头文件不需要知道所有使用的类型。缺点是根本不存在类型安全。

（但这是 C，你永远无法通过编译器获得 100% 的类型安全。如果这是一个大问题，请使用静态分析。）

使用 C11，您可以通过引入_Generic宏。但这有一个大问题：该宏必须提前了解所有现有类型，因此您不能将其放入抽象接口标头中。相反，应该not位于公共标头中，因为这样您将使用该标头在每个不相关的模块之间创建紧密耦合。您可以在调用应用程序中创建这样的宏，不是为了定义接口，而是为了确保类型安全。

相反，您可以做的是通过继承抽象基类来强制执行接口：

// interface.h
typedef int compare_t (const void* p1, const void* p2);

typedef struct data_t data_t; // incomplete type

typedef struct
{
  compare_t* compare;
  data_t*    data;
} interface_t;

继承该接口的模块在创建对象时将比较函数指针设置为指向特定的比较函数。data是模块私有的，可以是任何东西。假设我们创建一个名为“xy”的模块继承上述接口：

//xy.c
struct data_t
{
  int x;
  int y;
};

static int compare_xy (const void* p1, const void* p2)
{
  // compare an xy object in some meaningful way
}

void xy_create (interface_t* inter, int x, int y)
{
  inter->data = malloc(sizeof(data_t));
  assert(inter->data != NULL);

  inter->compare = compare_xy;
  inter->data->x = x;
  inter->data->y = y;
}

然后调用者可以使用通用的interface_t并致电compare成员。我们已经实现了多态性，因为随后将调用特定于类型的比较函数。