c語言可以泛型https://www.52fb.cn嗎？
泛型https://www.52fb.cn是一個非常常見的https://www.52fb.cn方式。主要目的是實現靜態聯編，使得函數可以接受不同類型的參數，并且在編譯的時候確定正確的類型。
很多語言都對泛型https://www.52fb.cn提供了支持，比如在C++中可以使用函數模版和類模版來實現泛型https://www.52fb.cn；在Java、Objective-C或者C#等單根繼承的語言中，也可以使用類似java.lang.Object、NSObject等類型進行https://www.52fb.cn。在具有類型推斷功能（比如Swift）的https://www.52fb.cn語言中，更是可以直接使用泛型https://www.52fb.cn。
不過C語言是高級語言https://www.52fb.cn的基礎語言，那如何在C語言中實現泛型https://www.52fb.cn，確實是一個問題。首先C語言不支持函數重載，不支持模版類型，所以實現起來確實比較困難。
0x01 泛型指針（void *）簡介
void *是C語言中的一種類型，大家都知道在大多數https://www.52fb.cn語言中，void類型都代表所謂的空類型，比如一個函數的返回一個空類型void ，這是很常見的用法。
注意：返回值為void 并不是沒有返回值，而是代表返回空類型，這就是你仍然可以在這些函數中使用return語句的原因。只有一些語言的構造函數和析構函數才沒有返回值，在這些函數中，不可以使用return語句，他們是有顯著的不同的，Objective-C是一門獨特的語言，它的類的初始化方法是一個普通方法，返回值是instancetype（當前類的指針類型）類型。
而void *可能就稍微鮮為人知一些，void *在C語言中可以表示人任意類型的指針。畢竟對于內存單元的地址而言，所謂它存儲的數據類型，只是每次取出的字節數不同而已，這些內存單元的地址本身并沒有什么不同。下面會更好的體現這句話的含義。
void *的大小和普通類型的指針一樣，總是一個字，具體的大小因機器的字長而異，例如對于32位機器是4個字節，對于64位機器是8個字節。
我沒有考證過16位的8086機器上指針的大小，因為8086的地址是20位的，這個有興趣的話可以回去試一試。
個人認為指針的大小仍然是16位，因為20位是物理地址，而物理地址是由段地址和偏移地址計算出的，在匯編之后C語言的指針可能只是變成相對于段地址的偏移地址，畢竟對于8086而言數據一般總是在DS段中，而代碼一般總是在CS段中。（斜體字代表尚未考證的說法）
在C語言中，其他普通類型的指針可以自動轉換為void *類型，而void *類型一般只能強制轉換為其他普通類型的指針，否則會出現警告或錯誤。
有一個特別大的坑就是關于所謂void *指向數組的情況，這里直接上代碼解釋了。
void Swap(void *array, int x, int y, int mallocsize) {
void *temp = malloc(mallocsize);
memcpy(temp, array+mallocsize*x, mallocsize);
memcpy(array+mallocsize*x, array+mallocsize*y, mallocsize);
memcpy(array+mallocsize*y, temp, mallocsize);
free(temp);
}
這是一個比較經典的交換函數，借助的是臨時變量temp，但是這個函數是泛型的，對于memcpy的使用稍后會介紹。需要注意的是，array指向一個數組的話，不能直接用&array[x]或者array+x獲得指向第x個元素的地址，因為void *類型默認的指針偏移量是1，和char *是相同的，這對于絕大多數類型來說都會出現錯誤。所以在使用的時候必須知道該泛型類型原來所占的長度，我們需要一個名為mallocsize的int類型形參來告訴我們這個值，在計算指針偏移的時候乘以它。這就相當于C++https://www.52fb.cn中的模版類型定義或者Java中的泛型參數了。
同時要注意對于void *類型的指針，任何時候都不可以對其進行解引用運算（或者在課堂上老師習慣叫做“取內容”？），原因是顯然的：void類型的變量并不合法。所以如果想進行解引用運算，必須先將其轉換為普通類型的指針。用于數組的時候還需要注意解引用運算符的優先級是高于加法的，所以要加括號，比如這樣：
int a = *(array + mallocsize * x);
這句代碼完美的體現了C語言https://www.52fb.cn的丑陋。
0x02 sizeof運算符簡介
sizeof運算符相信學過C語言的朋友都不會陌生，但是sizeof是一個運算符估計就沒多少人知道了，返回的類型是size_t類型。sizeof運算符返回某個類型所占用的空間大小。這里只說一點就是，如果對一個指針類型或者數組名（實際上數組名就是指針常量嘛）求sizeof的話，返回結果總是一個字（見上面所述）。而對一個結構體類型求sizeof，并不是簡單的將結構體中各個類型的sizeof求和得到，而是要涉及到內存對齊問題，這里不多做介紹了，詳細了解可以訪問：如何理解 struct 的內存對齊？ - 知乎。
0x03 memcpy函數簡介
memcpy是一個經常和void *配合使用的函數，其函數原型為：
void * memcpy(void *, const void *, size_t);
所屬的頭文件為string.h，大家也看出來了，這個函數本身就是以void *類型作為參數和返回值，其實也很好理解，就是一個賦值的過程，進行內存拷貝。把第二形參指向的內存拷貝到第一形參，拷貝的字節數由第三形參指定。當然了第三個參數一般通過sizeof運算符求出，這里就不舉例子了。返回值我沒有研究過，也沒用過，如果有知道的朋友可以評論區交流。
0x04 C語言中實現泛型https://www.52fb.cn
說了這么多，還沒提到泛型https://www.52fb.cn。不過前面也提的差不多了，總體思想就是使用void *類型當作泛型指針，然后再輔以類似于mallocsize的參數指定所占內存大小，所占內存大小通過sizeof運算符求得，如果需要進行賦值的話，利用memcpy函數完成，下面就直接給一個例子出來，是泛型的快速排序算法，說明這些問題：
#ifndef Compare_h
#define Compare_h
#include <stdio.h>
#include "JCB.h"
int IsGreater(void *x, void *y);
int IsGreaterOrEqual(void *x, void *y);
int IsSmaller(void *x, void *y);
int IsSmallerOrEqual(void *x, void *y);
#endif /* Compare_h */
//
// Compare.c
// Job-Dispatcher
//
// Created by 路偉饒 on 2017/11/16.
// Copyright ? 2017年 路偉饒. All rights reserved.
//
#include "Compare.h"
int IsGreater(void *x, void *y) {
return *(int *)x > *(int *)y;
}
int IsGreaterOrEqual(void *x, void *y) {
return *(int *)x >= *(int *)y;
}
int IsSmaller(void *x, void *y) {
return *(int *)x < *(int *)y;
}
int IsSmallerOrEqual(void *x, void *y) {
return *(int *)x <= *(int *)y;
}
//
// QuickSort.h
// Job-Dispatcher
//
// Created by 路偉饒 on 2017/11/16.
// Copyright ? 2017年 路偉饒. All rights reserved.
//
#ifndef QuickSort_h
#define QuickSort_h
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include "Compare.h"
void QuickSort(void *array, int left, int right, int mallocsize);
#endif /* QuickSort_h */
//
// QuickSort.c
// Job-Dispatcher
//
// Created by 路偉饒 on 2017/11/16.
// Copyright ? 2017年 路偉饒. All rights reserved.
//
#include "QuickSort.h"
void Swap(void *array, int x, int y, int mallocsize) {
void *temp = malloc(mallocsize);
memcpy(temp, array+mallocsize*x, mallocsize);
memcpy(array+mallocsize*x, array+mallocsize*y, mallocsize);
memcpy(array+mallocsize*y, temp, mallocsize);
free(temp);
}
int QuickSortSelectCenter(int l, int r) {
return (l+r)/2;
}
int QuickSortPartition(void *array, int l, int r, int mallocsize) {
int left = l;
int right = r;
void *temp = malloc(mallocsize);
memcpy(temp, array+mallocsize*right, mallocsize);
while (left < right) {
while ( IsSmallerOrEqual(array+mallocsize*left, temp) && left < right) {
left ++;
}
if (left < right) {
memcpy(array+mallocsize*right, array+mallocsize*left, mallocsize);
right--;
}
while ( IsGreaterOrEqual(array+mallocsize*right, temp) && left < right) {
right--;
}
if (left < right) {
memcpy(array+mallocsize*left, array+mallocsize*right, mallocsize);
left ++;
}
}
memcpy(array+mallocsize*left, temp, mallocsize);
return left;
}
void QuickSort(void *array, int left, int right, int mallocsize) {
if (left>=right) {
return;
}
int center = QuickSortSelectCenter(left, right);
Swap(array, center, right, mallocsize);
center = QuickSortPartition(array, left, right, mallocsize);
QuickSort(array, left, center-1, mallocsize);
QuickSort(array, center+1, right, mallocsize);
}
這里留了一個懸念，明明可以直接比較的，為什么還要這么麻煩使用好多函數完成，也就是關于Compare.h的用處的問題，下面會揭曉答案。
0x05 泛型的協議問題
剛剛那個問題就涉及到了一個泛型的協議問題，我這里是借用了Objective-C 中的一個概念去闡述。就像剛剛那個問題，既然我的快速排序是泛型的，那么怎么保證實際傳入泛型參數一定是可比較的呢？舉個例子，顯然int、float、double是可以進行比較的，char使用ASCII編碼方案的比較我們也理解，String類型甚至也是可以比較的。但是如果在其他語言中，對象之間如何進行比較呢？這就是個問題了。在C++中我們可以進行運算符重載，這樣就仍舊可以使用比較運算符，借助運算符重載函數來完成。不過對于Java、Objective-C這種語言該怎么辦？而且如果傳入的泛型參數沒有實現對應的運算符重載函數怎么辦？這時候就要引入一個協議的概念，簡單來說就是，如果某個類型想要作為排序泛型函數的泛型參數，那你必須實現可比較的協議。這個協議在Swift語言中就稱為Comparable，這樣的話在編譯的時候，編譯器才知道這個泛型參數是可以進行比較的，這樣才能完成我們的操作，否則的話就會出現錯誤。這就是泛型中的協議問題。
0x06 總結
C語言的泛型https://www.52fb.cn以void *作為泛型類型，本質上是泛型指針。
C語言的泛型https://www.52fb.cn需要知道一個泛型類型變量所占的內存大小，這個可以通過sizeof求得并傳入泛型函數。
C語言的泛型https://www.52fb.cn中要注意數組的偏移問題，void *的默認偏移是1，對于絕大多數類型來說都是錯誤的，需要自行https://www.52fb.cn轉換。
C語言的泛型https://www.52fb.cn中使用memcpy函數進行泛型變量的拷貝和賦值。
C語言的泛型https://www.52fb.cn中也需要注意協議問題，但是C中就只能自行編寫函數進行定義了，在其他語言中可以使用現成的接口或者協議。
