用C語言的泛型實現(xiàn)交換兩個變量值
第一種,最常用的是創(chuàng)建一個中間變量來循環(huán)交換它們的值:
T a = ...; T b = ...; . T tmp = a; a = b; a = tmp;
我們稱這種策略p99_swap1
。在這里,編譯器必須嚴(yán)格實現(xiàn)三個任務(wù)的順序,否則,由此程序產(chǎn)生的結(jié)果將是不正確的。
第二種,叫它p99_swap2
,試圖做類似的事情,但放松一些順序約束:
T a = ...; T b = ...; . T tmpa = a; T tmpb = b; a = tmpb; b = tmpa;
用更多的資源(??臻g或寄存器)可以產(chǎn)生更有效的代碼。兩個對象可以平行地加載和保存。但收益可能只在小對象上可以看到。所以將兩者結(jié)合起來是一個可能的嘗試
#define P99_SWAP(A, B) (sizeof(A) > sizeof(uintmax_t) ? P99_SWAP1(A, B) : P99_SWAP2(A, B))
但是如何實現(xiàn)兩個 “子宏” P99_SWAP1
和 P99_SWAP2(A, B)
?如果我們想使用C的宏或者函數(shù)來實現(xiàn)的難度在于僅僅是傳遞參數(shù)A和B而不知道其類型,所以讓我們先寫函數(shù)和宏,忘記類型問題:
inline void p00_swap2(void* a, void* b, void* tmpa, void* tmpb, size_t len) { memcpy(tmpa, a, len); memcpy(tmpb, b, len); memcpy(b, tmpa, len); memcpy(a, tmpb, len); } #define P00X_SWAP2(A, B) p00_swap2( &(A), \ &(B), \ (char[sizeof(A)]){ [0] = 0 }, \ (char[sizeof(A)]){ [0] = 0 }, sizeof(A))
這個古怪的表達式: (char[sizeof(A)]){ [0] = 0 }
被稱為復(fù)合文字(C99新特性),為復(fù)制操作提供臨時對象。
這有幾個缺點。首先,我們甚至沒有檢查是否A和B與對象具有相同的大小,但我們很愉快地復(fù)制到他們。因此,首先,我們必須斷言它們至少具有相同的大小,避免引起不確定的行為。這樣就可以為兩個復(fù)合文字實現(xiàn)一些表達上的魔法:
(char[sizeof(A)]){ [(intmax_t)sizeof(A) - sizeof(B)] = 0 }
其中:intmax_t
類型指定一個最大尺寸有符號整數(shù)
這里發(fā)生了什么?右邊的[]里面,一個指定的初始值,被用來初始化字符數(shù)組中的一個元素?,F(xiàn)在我們將比較兩者的大?。喝绻麅烧呦嗟?,則表示位置0處的元素,如果sizeof(A) < sizeof(B)
,類型轉(zhuǎn)換 intmax_t
在編譯的期間將產(chǎn)生一個負數(shù)。
如果現(xiàn)在我們將上面的策略應(yīng)用于第二個復(fù)合文字,我們得到一個宏,在它調(diào)用兩個相同大小的對象的時候成功編譯,并在大小不同的時候在編譯期間產(chǎn)生錯誤:
#define P00_SWAP2(A, B) p00_swap2( \ &(A), \ &(B), \ (char[sizeof(A)]){ [(intmax_t)sizeof(A) - sizeof(B)] = 0 }, \ (char[sizeof(B)]){ [(intmax_t)sizeof(B) - sizeof(A)] = 0 }, \ sizeof(A))
這現(xiàn)在已經(jīng)是更安全,但也許還不夠安全,因為這兩個對象可能有相同的大小,但仍然不是同一類型。我們可以做一個額外的檢查來確定這兩種類型是否是兼容的。這可以通過下面這樣的可能第一眼看起來有點hack
(1 ? &(A) : ((A = B), NULL)) #define P99_SWAP(A, B) (sizeof(A) > sizeof(uintmax_t) ? P99_SWAP1(A, B) : P99_SWAP2(A, B))
這里的條件總是真,所以它總是等于&(A)。第二個“假”部分在運行時從未執(zhí)行,但只用來檢查它是否是正確的C代碼。如果A和B不會兼容,則表示不是正確的C代碼。
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