c - 如何编写一个从未知类型返回数值数组总和的函数？

Question

我需要编写一个函数来汇总一个我不知道其类型的数值数组。该函数可以接收数组的大小和每个变量的大小。有人告诉我应该使用 void 指针，但我不知道该怎么做。顺便说一句，我不能使用宏。谢谢!

Answer 1

老实说，整个练习听起来很愚蠢。

您需要使用一个接口(interface)与 qsort() 大致相似的函数:

void calculate_sum(const void  *ptr,
                   const size_t size,
                   const size_t num,
                   void        *sum,
                   void       (*sum_func)(void *, const void *))
{
    size_t  i;
    for (i = 0; i < num; i++)
        sum_func(sum, (void *)((char *)ptr + size * i));
}

调用者仍然需要每个类型的求和函数，比方说

void sum_int(void *acc, const void *val)
{
    *(int *)acc += *(const int *)val;
}

void sum_float(void *acc, const void *val)
{
    *(float *)acc += *(const float *)val;
}

假设调用者有几个数组，比如说

float  fdata[50];
double ddata[40];

要计算它们的总和，需要

float  fsum;
double dsum;

fsum = 0.0f;
calculate_sum(fdata, sizeof fdata[0], 50, &fsum, sum_float);

dsum = 0.0;
calculate_sum(ddata, sizeof ddata[0], 40, &dsum, sum_double);

该接口(interface)适用于像 qsort() 这样的事情——尽管即使是 qsort() 也会受益于调用者能够传递第三个参数，一个 void *，传递给比较函数。在我看来，排序练习对于这种接口(interface)非常有效，尤其是在与某种小型 struct 一起使用时。

在这里，我认为练习将学习者引向了错误的方向:这不是算术运算的正确接口(interface)。它生成企业代码，过于复杂和缓慢，专为工作安全而设计；不可读、不可维护、好的代码。

在我看来，算术运算，例如求和，需要专用函数。但这并不意味着您必须复制粘贴大量代码；我们可以在这里使用预处理器来发挥我们的优势。

让我们看看如何使用 C11 _Generic 语义实现求和:

#include <stdlib.h>  /* For  size_t  type */

#define DEFINE_SUM_FUNC(type, funcname)             \
    type funcname (const type *data, size_t count)  \
    {                                               \
        const type  *ends = data + count;           \
        type         sum  = 0;                      \
        while (data < ends)                         \
            sum += *(data++);                       \
        return sum;                                 \
    }

DEFINE_SUM_FUNC(float,   float_sum);
DEFINE_SUM_FUNC(double, double_sum);
DEFINE_SUM_FUNC(short,   short_sum);
DEFINE_SUM_FUNC(int,       int_sum);
DEFINE_SUM_FUNC(long,     long_sum);

#define array_sum(array, count) _Generic((array)[0],                \
     float:  float_sum((const float  *)(array), (size_t)(count)),   \
    double: double_sum((const double *)(array), (size_t)(count)),   \
     short:  short_sum((const short  *)(array), (size_t)(count)),   \
       int:    int_sum((const int    *)(array), (size_t)(count)),   \
      long:   long_sum((const long   *)(array), (size_t)(count))  )

DEFINE_SUM_FUNC(type, funcname) 宏的计算结果为函数定义。该函数计算数组元素的总和。 (此实现使用指针方法。)

现在，如果你有两个和以前一样的数组，float fdata[50]; 和 double ddata[40];，你可以调用

fsum = array_sum(fdata, 50);
dsum = array_sum(ddata, 40);

请注意，array_sum() 适用于数组和指针。也就是说，如果您有 float *fdata; 或 const double *ddata;，以上两行就可以正常工作。

在 C11 之前的代码中，您可以删除 array_sum() 宏，然后自己调用特定于类型的函数:

fsum = float_sum(fdata, 50);
dsum = double_sum(ddata, 40);

(GCC 确实提供了一个扩展，__builtin_types_compatible_p()，即使没有 _Generic()，也可以使用它来构造 array_sum() 宏.)