c - ANSI C 中的通用容器

Question

出于对这个问题并不重要的几个原因，是否可以为 ANSI 中的通用结构实现一个列表(一个容器)？同一个列表可以包含不同类型的结构吗？

编辑:经过几次建议，我正在考虑一些选项。但我仍然不清楚为什么没有标准方法来做到这一点。 ANSI C 中不需要吗？唯一的方法是使用另一种语言？

干杯

Answer 1

取决于您想做什么，这是可能的。这是一个令人头疼的问题，但这是可能的。

您可以使用void指针来创建通用列表，例如

struct glist {
  void *data;
  stuct glist *next;
};

data 成员可以指向任何类型的对象。问题是，一旦分配了指针，您就会丢失该类型信息；您需要单独跟踪类型。您可以使用整数或枚举值来标记类型，例如

enum dtype {type_A, type_B, type_C, ...};

struct glist {
  void *data;
  enum dtype data_type;
  struct glist *next;
};

或

#define TYPE_A 1
#define TYPE_B 2
...
struct glist {
  void *data;
  int data_type;
  struct glist *next;
};

当您从列表中检索元素时，您需要检查 data_type 成员，以确定根据数据类型调用哪些函数或执行哪些过程:

switch (elem->data_type)
{
  case TYPE_A: // process for TYPE A
    break;

  case TYPE_B: // process for TYPE B
    break;

  ...
}

或者，您可以存储指向一个或多个对特定数据类型进行操作的函数的指针，并完全跳过 switch 或 if-else 语句:

struct glist {
  void *data;
  void (*process)(const void *);
  void (*copy)(const void *);
  void (*delete)(const void *); // not shown
  struct glist *next;
};

对于每种数据类型，您创建一个流程函数的实例，并将指向该函数的指针与节点绑定(bind)。该函数必须采用 void * 作为输入，但它将转换为适当的类型以进行处理:

void process_typeA (const void *data)
{
  typeA *obj = (typeA *) data; // cast away const
  // process obj as necessary
}

void *copy_typeA (const void *data)
{
  typeA *obj = (typeA *) data;
  typeA *newObj = malloc(sizeof *newObj);
  if (newObj)
    // copy from obj to newObj
  return newObj;
}

void addItem (struct glist *list, const void *obj, 
              void (*process)(const void *), 
              void *(*copy)(consg void *),
              void (*delete)(const void *))
{
  struct glist *newNode = malloc(sizeof *newNode);
  newNode->copy = copy;
  newNode->delete = delete;
  newNode->process = process;
  newNode->data = (*copy)(obj);
  newNode->next = NULL;

  // add newNode to list 
}

void foo(void)
{
  struct glist *myList = new_list(); // not shown here
  ...
  addItem(myList, myTypeAObj, process_typeA, copy_typeA, delete_typeA);
  addItem(myList, myTypeBObj, process_typeB, copy_typeB, delete_typeB);
  ...
}

然后，当您浏览列表时，您可以调用适合该特定节点的process函数:

void processList(struct glist *list)
{
  struct glist *node = list;
  while (node)
  {
    node->process(node->data);
    node = node->next;
  }
  ...
}

此方法的优点在于您将该节点的行为与该节点本身相关联；您不需要不断向 switch 或 if-else 链添加 case。缺点是你要处理大量的指针，你必须为你想要使用的每种数据类型实现一个单独的处理/复制/删除函数，你正在做非-少量的内存管理(您需要复制和删除方法，一旦您考虑一下，原因就显而易见)，并且您将任何类型安全的概念扔到了窗外并进入迎面而来的交通中;您将失去任何编译器级别的保护，以防止将错误的处理/复制/删除函数与错误的数据类型相关联。