UNIXwork

Überladung von Funktionen in C

2018-04-21 18:59:29.0

Wer sich C schon mal angeschaut hat, der weiß, dass es dort keine Überladung von Funktionen gibt. Unterschiedliche Deklarationen von Funktionen mit dem selben Namen sind nicht erlaubt.

void myfunction(int i);
void myfunction(char *s); /* geht nicht */
void myfunction(int a, int b); /* geht erst recht nicht */

Je nach dem, was man vorhat, gibt es allerdings ein paar Tricks, um doch noch ans Ziel zu kommen.

In meinem Fall wollte ich Funktionen in zwei Varianten, die eine dieser Structs als Argument erhält:

typedef struct {
    char *ptr;
    size_t length;
} sstr_t;

/* new struct for const strings */
typedef struct {
    const char *ptr;
    size_t length;
} scstr_t;

Wie man sieht, sind beide Structs sehr ähnlich. Mein Plan war, dass diverse alte Funktionen, die bisher sstr_t-Parameter erwartet haben, dann mit beiden Structs funktionieren. Da man Structs (ohne Pointer) nicht in andere casten kann, konnte ich nicht einfache Wrapper-Makros für die Funktionen schreiben, die einfach einen Cast enthalten.

Das ganze brauche ich, um die String-API von UCX zu verbessern. Es soll auch eine eine Struct für konstante Strings geben, die dann auch benutzt werden kann, ohne die Quellcodekompatiblität groß zu brechen. Dabei habe ich mehrere Lösungen gefunden:

C11 _Generic

Seit C11 gibt es das _Generic Keyword für generische Ausdrücke. Damit können zur Compile-Time je nach Typ eines Arguments unterschiedliche Ausdrücke ausgewählt werden. Zum Beispiel:

void print_int(int i);
void print_string(char *s);

#define print(x) _Generic(x, int: print_int, char *: print_string)(x)

Benutzt man das Makro print nun mit einem int, wird die Funktion print_int ausgeführt. Bei einem char * wird print_string verwendet.

Was übrigens nicht geht ist folgendes:

#define print(x) _Generic(x, int: print_int(x), char *: print_string(x))

gcc/clang builtins

Gcc hat ein paar nützliche Builtins, mit denen man das Gleiche erreichen kann wie mit dem C11 _Generic. Praktischerweise unterstützt clang diese Builtins auch. Trotzdem verlässt man damit natürlich den Pfad der C-Standardkonformität.

Die beiden Builtins, mit denen man _Generics nachbauen kann, sind:

type __builtin_choose_expr (const_exp, exp1, exp2)
int __builtin_types_compatible_p (type1, type2)

Mit __builtin_types_compatible_p prüfen wir, ob der Typ kompatibel ist, und nehmen dies als Bedingung um eine Expression mit __builtin_choose_expr auszuwählen.

#define print(x) __builtin_choose_expr(__builtin_types_compatible_p(x, int), print_int, print_string)(x)

Spracherweiterungen: Statement Expressions und typeof

Statement Expressions sind eine C Erweiterung, die von einigen Compilern, unter anderem gcc, clang, aber auch anderen, unterstützt werden. Damit kann ein Compound-Statement wie eine Expression funktionieren. Die Anweisungen müssen nur mit ({ }) eingeschlossen werden. Dies kann dann überall stehen, wo Expressions erlaubt sind, also z.B. auch als Funktionsparameter.

Allgemein sowas wie _Generic nachbauen geht mit Statement Expressions nicht. Mein ursprüngliches Problem mit den zwei ähnlichen Structs hingegen lässt sich lösen. Statt jeweils eine Funktion für jeden Typ zu implementieren, reicht eine einzelne Funktion, die über ein Makro aufgerufen wird. Das Makro enthält dann eine Statement Expression, die sstr_t oder scstr_t in den richtigen Typ umwandelt.

Zum Einsatz kommt dabei auch typeof, was wieder eine Erweiterung ist, die auch von mehreren Compilern unterstützt wird. Hiermit kann eine Variable mit dem selben Typ wie eine andere deklariert werden.

void print_s(scstr_t s);

#define print(x) print_s( ({ \
    typeof(x) tmp = x; \
    scstr_t arg = { tmp.ptr, tmp.length }; \
    arg; \
}) )

Leere Parameterliste

Deklariert man in C eine Funktion ohne Angabe irgendeines Parameters, dann heißt dies nicht, das keine Parameter übergeben werden können, sondern dass der Compiler beliebige Parameter erlaubt:

void func();

void voidfunc(void);

int main(void) {
    func(1);
    func(1, 2, 3);
    func("string");
    func();

    voidfunc(); // no arguments allowed

    return 0;
}

Ähnlich wie beim Beispiel mit den Statement Expressions kann ich damit ein Makro für meine Funktion bauen, welches mit Hilfe einer Funktion das sstr_t oder scstr_t Argument umwandelt. Die Umwandlungsfunktion wird mit leerer Argumentliste deklariert und implementiert wird sie folgendermaßen:

scstr_t convert2scstr(sstr_t s) {
    scstr_t ret;
    ret.ptr = s.ptr;
    ret.length = s.length;
    return ret;
}

Dies funktioniert logischerweise nur, weil die beiden Structs gleich groß sind und einen gleichen Aufbau haben. Der Unterschied zwischen char * und const char* ist in diesem Fall egal. Sieht etwas frickelig aus, ist aber standardkonform und kann als Fallback-Lösung für alte oder unbekannte Compiler benutzt werden.

Insgesammt also genug Lösungsansätze, um sowohl alte Compiler zu unterstützen, aber bei neueren Compilern das ganze etwas sauberer umzusetzen.

Autor: Olaf | 0 Kommentare | Tags: c, ucx