C 语言中模板的几种实现方式

简单宏定义实现

简单宏定义 - 方式一

这种方式将主要实现部分放在一个宏定义中，利用字符替换的方式实现不同 type 的运算，详细思路见代码：

simple_macro_1.c

#include <stdint.h>

#define INT8 8
#define INT16 16
#define INT32 32

#define DO_MAIN(type) do {                      \
        int i;                                  \
        type *p = buf;                          \
                                                \
        for (i = 0; i < len; i++) {             \
                p[i] *= k;                      \
        }                                       \
} while(0)

void func(void *buf, int len, float k, int request)
{
        if (request == INT8) {
                DO_MAIN(int8_t);
        } else if (request == INT16) {
                DO_MAIN(int16_t);
        } else if (request == INT32) {
                DO_MAIN(int32_t);
        }
}

简单宏定义 - 方式二

这种方式直接利用宏定义实现几个同类函数的定义，详见代码：

simple_macro_2.c

#define DECLARE_FUNC(n)                                 \
static void func_##n(int##n##_t *p, int len, float k)   \
{                                                       \
    int i;                                              \
                                                        \
    for (i = 0; i < len; i++)                           \
        p[i] *= k;                                      \
}

DECLARE_FUNC(8)
DECLARE_FUNC(16)
DECLARE_FUNC(32)

接下来就可以使用 func_8()、func_16() 和 func_32() 三个函数了。

包装函数实现

这种方式理解起来非常简单，就是简单地利用一个函数将多个同类函数进行统一整合，详见代码：

alternative_function_creator.c

/*************************************
* foo(), bar(), baz() 三个函数为已有函数
**************************************/

static inline int process_image(void *img, int width, int height, const int n)
{
    int x, y;

    for (y = 0; y < height; y++) {
        for (x = 0; x < width; x++) {
            if      (n == 0) foo(img, x, y);
            else if (n == 1) bar(img, x, y);
            else             baz(img, x, y);
        }
    }
}

int process_image_foo(void *img, int width, int height)
{
    return process_image(img, width, height, 0);
}

int process_image_bar(void *img, int width, int height)
{
    return process_image(img, width, height, 1);
}

int process_image_baz(void *img, int width, int height)
{
    return process_image(img, width, height, 2);
}

宏定义和包装函数混合使用实现

针对上述方式，process_image_foo、process_image_bar 和 process_image_baz 三个函数可以利用宏定义简化书写，如下：

mix_macros_functions.c

static inline int process_image(void *img, int width, int height, const int n)
{
    int x, y;

    for (y = 0; y < height; y++) {
        for (x = 0; x < width; x++) {
            if      (n == 0) foo(img, x, y);
            else if (n == 1) bar(img, x, y);
            else             baz(img, x, y);
        }
    }
}

#define DECLARE_PROCESS_IMAGE_FUNC(name, n)                 \
int process_image_##name(void *img, int width, int height)  \
{                                                           \
    return process_image(img, width, height, n);            \
}

DECLARE_PROCESS_IMAGE_FUNC(foo, 0)
DECLARE_PROCESS_IMAGE_FUNC(bar, 1)
DECLARE_PROCESS_IMAGE_FUNC(baz, 2)

这样就可以实现上一种方式同样的效果

外部文件实现

我们还可以用单独的源文件和头文件来实现模板函数，像这样：

extermal_file.c

#if defined(TEMPLATE_U16)

#    define RENAME(N)   N ## _u16
#    define TYPE        uint16_t
#    define SUM_TYPE    uint32_t

#elif defined(TEMPLATE_U32)

#    define RENAME(N)   N ## _u32
#    define TYPE        uint32_t
#    define SUM_TYPE    uint64_t

#elif defined(TEMPLATE_FLT)

#    define RENAME(N)   N ## _flt
#    define TYPE        float
#    define SUM_TYPE    float

#elif defined(TEMPLATE_DBL)

#    define RENAME(N)   N ## _dbl
#    define TYPE        double
#    define SUM_TYPE    double

#endif

TYPE RENAME(func)(const TYPE *p, int n)
{
    int i;
    SUM_TYPE sum = 0;

    for (i = 0; i < 1<<n; i++)
        sum += p[i];
    return sum;
}

#undef RENAME
#undef TYPE
#undef SUM_TYPE

可以像下面这样使用模板函数：

mian.c

#include <stdint.h>

#define TEMPLATE_U16
#include "evil_template.c"
#undef TEMPLATE_U16

#define TEMPLATE_U32
#include "evil_template.c"
#undef TEMPLATE_U32

#define TEMPLATE_FLT
#include "evil_template.c"
#undef TEMPLATE_FLT

#define TEMPLATE_DBL
#include "evil_template.c"
#undef TEMPLATE_DBL

只需要在使用前对相应类型进行宏定义即可，对应的函数分别是 func_u16()、func_u32()、func_flt() 和 func_dbl()。

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• 参考文献：http://blog.pkh.me/p/20-templating-in-c.html *