Satu pendekatan baharu untuk melaksanakan struktur data generik selamat-jenis dalam C telah muncul, menggunakan union untuk mengaitkan maklumat jenis dengan bekas generik. Teknik ini berjanji untuk membawa beberapa faedah generik bahasa moden kepada pengaturcaraan C sambil mengekalkan keserasian dengan pangkalan kod sedia ada.
Kaedah ini berfungsi dengan mewujudkan union yang mengandungi kedua-dua struktur data sebenar dan ahli payload yang wujud semata-mata untuk maklumat jenis masa kompilasi. Dengan memanfaatkan operator typeof (kini sebahagian daripada C23 ), pembangun boleh menguatkuasakan keselamatan jenis tanpa overhed masa jalan sambil mengelakkan perangkap tradisional pengaturcaraan generik berasaskan void pointer.
Sokongan Kompiler untuk typeof
- Standard C23:
typeofkini secara rasmi menjadi sebahagian daripada standard C - GCC/Clang: Sokongan lama melalui sambungan
__typeof__ - MSVC: Sokongan ditambah dalam versi 19.39 (akhir 2023)
- Kompiler Lama: Memerlukan penyelesaian alternatif menggunakan pemeriksaan jenis berasaskan tugasan
Komuniti Berpecah Mengenai Pendekatan Pelaksanaan
Komuniti pengaturcaraan telah menunjukkan reaksi bercampur terhadap pendekatan berasaskan union ini. Sesetengah pembangun berhujah bahawa generik berasaskan makro tradisional, walaupun kompleks, menawarkan prestasi dan keupayaan penyahpepijatan yang unggul. Pelaksanaan berasaskan header ini mewujudkan kod monomorphized yang boleh dioptimumkan oleh kompiler dengan lebih berkesan, serupa dengan template C++ .
Walau bagaimanapun, yang lain menunjukkan kelemahan ketara kepada pendekatan berat makro. Alat pelengkapan kod bergelut dengan fungsi yang dijana makro, saiz binari boleh membengkak dengan berbilang instantiation, dan penyahpepijatan menjadi lebih mencabar apabila melangkah melalui kod yang dikembangkan makro.
Pendekatan Pengaturcaraan Generik dalam C
| Kaedah | Keselamatan Jenis | Prestasi | Saiz Binari | Penyahpepijatan |
|---|---|---|---|---|
| Pengepala Makro | Tinggi | Cemerlang | Besar | Sukar |
| Penunjuk void* | Tiada | Baik | Kecil | Mudah |
| Union + typeof | Tinggi | Baik | Sederhana | Sederhana |
| Transpilasi | Tinggi | Cemerlang | Besar | Mudah |
Kebimbangan Teknikal dan Batasan
Beberapa isu teknikal telah dibangkitkan mengenai kaedah berasaskan union. Pendekatan ini bergantung pada casting pointer fungsi, yang sesetengah pihak berhujah merupakan tingkah laku tidak ditentukan mengikut piawaian C . Masalah penjajaran memori juga boleh berlaku apabila menggunakan ahli array fleksibel dengan jenis yang mempunyai keperluan penjajaran berbeza daripada struktur asas.
Teknik ini juga menghadapi batasan dengan struktur data intrusive, di mana nod bekas tertanam dalam data dan bukannya mengandunginya. Corak ini, yang biasa digunakan dalam pengaturcaraan sistem seperti kernel Linux , tidak diterjemahkan dengan baik kepada pendekatan berasaskan union.
Penyelesaian Alternatif dan Penyelesaian Sementara
Untuk pembangun yang bekerja dengan kompiler lama yang tidak mempunyai sokongan typeof, pelaksanaan alternatif wujud menggunakan pemeriksaan jenis berasaskan tugasan. Walau bagaimanapun, penyelesaian sementara ini memperkenalkan komplikasi mereka sendiri, termasuk penilaian berganda argumen dan sekatan pada bekas yang layak const.
Helah yang anda sebut adalah bagaimana saya membuat seluruh dialek C . Sintaksnya agak berat, tetapi kelebihan besar ialah: anda mendapat struct C biasa pada akhirnya, sangat jelas, sangat boleh diramal, sangat boleh dioptimumkan.
Sesetengah pembangun menyokong untuk meninggalkan teknik C yang kompleks sama sekali memihak kepada pendekatan transpilasi, di mana kompiler minimum menjana kod C daripada sintaks peringkat tinggi. Kaedah ini boleh memberikan abstraksi yang lebih bersih sambil masih menyasarkan C sebagai output akhir.
Pertimbangan Praktikal
Perdebatan akhirnya berpusat pada pertukaran praktikal. Walaupun teknik union menawarkan penyelesaian elegan untuk bekas mudah seperti senarai terpaut, ia mungkin tidak berskala dengan baik kepada struktur data yang lebih kompleks yang perlu beroperasi pada data yang terkandung, seperti heap binari atau jadual hash yang memerlukan operasi perbandingan atau hashing.
Untuk kebanyakan kes penggunaan, terutamanya dalam sistem tertanam atau apabila berinteraksi dengan perpustakaan C sedia ada, teknik pengaturcaraan generik ini memberikan penambahbaikan keselamatan jenis yang berharga berbanding pendekatan void pointer tradisional. Walau bagaimanapun, pilihan antara kaedah berbeza sering bergantung pada keperluan projek tertentu, sokongan kompiler, dan keutamaan pasukan.
Perbincangan ini menyerlahkan ketegangan berterusan dalam pengaturcaraan C antara mengekalkan kesederhanaan bahasa dan menambah kemudahan pengaturcaraan moden yang telah dijangkakan oleh pembangun daripada bahasa yang lebih baharu.