Обобщения для многопараметрических функций C в C11

Учитывая, что управляющее выражение _Generic не оценивается, я предложил применить некоторую арифметическую операцию, которая выполняет соответствующее объединение типов и включает результат. Таким образом:

#define OP(x, y) _Generic((x) + (y), \
    long double complex: LDC_OP(x, y), \
    double complex: DC_OP(x, y), \
    ... )

Конечно, это работает только для определенных случаев, но вы всегда можете расширить те, для которых «свернутый» тип бесполезен. (Это позволило бы, например, позаботиться о массиве N-of-char и char *, как в примере со связанной printnl, а затем, если комбинированный тип равен int, можно вернуться и проверить char и short.)

Поскольку в C нет кортежей, давайте создадим собственные кортежи:

typedef struct {int _;} T_double_double;
typedef struct {int _;} T_double_int;
typedef struct {int _;} T_int_double;
typedef struct {int _;} T_int_int;

typedef struct { T_double_double Double; T_double_int Int;} T_double;
typedef struct { T_int_double Double;    T_int_int    Int;} T_int;

#define typeof1(X)       \
_Generic( (X),            \
    int:    (T_int){{0}},  \
    double: (T_double){{0}} )

#define typeof2(X, Y)      \
_Generic( (Y),              \
    int:    typeof1(X).Int,  \
    double: typeof1(X).Double )

Это код клиента:

#include <stdio.h>
#include "generics.h"

#define typename(X, Y)               \
_Generic( typeof2(X, Y),              \
    T_int_int: "int, int\n",           \
    T_int_double: "int, double\n",      \
    T_double_double: "double, double\n", \
    T_double_int: "double, int\n",        \
    default: "Something else\n"            )

int main() {
    printf(typename(1, 2));
    printf(typename(1, 2.0));
    printf(typename(1.0, 2.0));
    printf(typename(1.0, 2));
    return 0;
}

И это работает:

~/workspace$ clang -Wall -std=c11 temp.c
~/workspace$ ./a.out 
int, int
int, double
double, double
double, int

Да, вам все равно нужно будет писать код экспоненциального размера. Но, по крайней мере, вы сможете использовать его повторно.

Вот версия, которая требует, чтобы вы написали линейный объем кода вручную, и все это напрямую связано с вопросом (без больших деревьев типов, определенных вручную). Во-первых, пример использования:

#include <stdio.h>

// implementations of print
void print_ii(int a, int b) { printf("int, int\n"); }
void print_id(int a, double b) { printf("int, double\n"); }
void print_di(double a, int b) { printf("double, int\n"); }
void print_dd(double a, double b) { printf("double, double\n"); }
void print_iii(int a, int b, int c) { printf("int, int, int\n"); }
void print_default(void) { printf("unknown arguments\n"); }

// declare as overloaded
#define print(...) OVERLOAD(print, (__VA_ARGS__), \
    (print_ii, (int, int)), \
    (print_id, (int, double)), \
    (print_di, (double, int)), \
    (print_dd, (double, double)), \
    (print_iii, (int, int, int)) \
)


#define OVERLOAD_ARG_TYPES (int, double)
#define OVERLOAD_FUNCTIONS (print)


#include "activate-overloads.h"


int main(void) {
    print(44, 47);   // prints "int, int"
    print(4.4, 47);  // prints "double, int"
    print(1, 2, 3);  // prints "int, int, int"
    print("");       // prints "unknown arguments"
}

Это, вероятно, самый легкий синтаксис, который вы собираетесь получить для этого.

Теперь о недостатках/ограничениях:

• вам нужно объявить все типы аргументов для перегруженных функций в списке OVERLOADED_ARG_TYPES
• типы аргументов должны быть однословными именами (не большая проблема, благодаря typedef, но это нужно помнить)
• это приводит к огромному раздуванию кода на фактическом месте вызова (хотя компилятору легко раздуться для оптимизации - GCC будет на уровне -O1)
• опирается на массивную библиотеку PP (см. ниже)

Вы также должны определить функцию X_default, которая не принимает аргументов; не добавляйте это в блок объявления перегрузки. Это используется для несоответствий (если вы хотите вызвать его напрямую, вызовите перегрузку с любым несовпадающим значением, например составной литеральной анонимной структурой или чем-то еще).

Вот activate-overloads.h:

// activate-overloads.h
#include <order/interpreter.h>

#define ORDER_PP_DEF_8dispatch_overload ORDER_PP_FN( \
8fn(8N, 8V, \
    8do( \
        8print( 8cat(8(static inline int DISPATCH_OVER_), 8N) ((int ac, int av[]) { return ) ), \
        8seq_for_each_with_idx( \
            8fn(8I, 8T, \
                8let( (8S, 8tuple_to_seq(8tuple_at_1(8T))), \
                    8print( 8lparen (ac==) 8to_lit(8seq_size(8S)) ), \
                    8seq_for_each_with_idx(8fn(8I, 8T, 8print( (&&av[) 8I (]==) 8cat(8(K_), 8T) )), 0, 8S), \
                    8print( 8rparen (?) 8I (:) ) \
                )), \
            1, 8V), \
        8print( ( -1; }) ) \
    ) ))

#define TYPES_TO_ENUMS(TS) ORDER_PP ( \
    8do( \
        8seq_for_each(8fn(8T, 8print( 8T (:) 8cat(8(K_), 8T) (,) )), \
                      8tuple_to_seq(8(TS))), \
        8print( (default: -1) ) \
    ) \
)
#define ENUMERATE_TYPES(TS) enum OVERLOAD_TYPEK { ORDER_PP ( \
    8seq_for_each(8fn(8V, 8print( 8V (,) )), 8types_to_vals(8tuple_to_seq(8(TS)))) \
) };
#define ORDER_PP_DEF_8types_to_vals ORDER_PP_FN( \
8fn(8S, 8seq_map(8fn(8T, 8cat(8(K_), 8T)), 8S)) )


ENUMERATE_TYPES(OVERLOAD_ARG_TYPES)
#define OVER_ARG_TYPE(V) _Generic((V), TYPES_TO_ENUMS(OVERLOAD_ARG_TYPES) )

#define OVERLOAD
ORDER_PP (
    8seq_for_each(
        8fn(8F,
            8lets( (8D, 8expand(8adjoin( 8F, 8(()) )))
                   (8O, 8seq_drop(2, 8tuple_to_seq(8D))),
                8dispatch_overload(8F, 8O) )),
        8tuple_to_seq(8(OVERLOAD_FUNCTIONS))
    )
)
#undef OVERLOAD

#define OVERLOAD(N, ARGS, ...) ORDER_PP ( \
    8do( \
        8print(8lparen), \
        8seq_for_each_with_idx( \
            8fn(8I, 8T, \
                8lets( (8S, 8tuple_to_seq(8tuple_at_1(8T))) \
                       (8R, 8tuple_to_seq(8(ARGS))) \
                       (8N, 8tuple_at_0(8T)), \
                    8if(8equal(8seq_size(8S), 8seq_size(8R)), \
                        8do( \
                            8print( 8lparen (DISPATCH_OVER_##N) 8lparen 8to_lit(8seq_size(8R)) (,(int[]){) ), \
                            8seq_for_each(8fn(8A, 8print( (OVER_ARG_TYPE) 8lparen 8A 8rparen (,) )), 8R), \
                            8print( (-1}) 8rparen (==) 8I 8rparen (?) 8N 8lparen ), \
                            8let( (8P, 8fn(8A, 8T, \
                                           8print( (_Generic) 8lparen 8lparen 8A 8rparen (,) 8T (:) 8A (,default:*) 8lparen 8T (*) 8rparen (0) 8rparen ) \
                                           )), \
                                8ap(8P, 8seq_head(8R), 8seq_head(8S)), \
                                8seq_pair_with(8fn(8A, 8T, 8do(8print((,)), 8ap(8P, 8A, 8T))), 8seq_tail(8R), 8seq_tail(8S)) \
                            ), \
                            8print( 8rparen (:) ) \
                        ), \
                        8print(( )) ) \
                )), \
            1, 8tuple_to_seq(8((__VA_ARGS__))) \
        ), \
        8print( 8cat(8(N), 8(_default)) (()) 8rparen) \
    ) \
)

Для этого требуется потрясающая библиотека препроцессора Order от Vesa K.

Как это на самом деле работает: объявление OVERLOAD_ARG_TYPES используется для создания перечисления, в котором перечислены все типы аргументов, используемые в качестве констант. Затем каждый вызов перегруженного имени может быть заменен в коде вызывающей стороны большой тернарной операцией, выполняющей диспетчеризацию между всеми реализациями (с правильным номером аргумента). Диспетчеризация работает, используя _Generic для генерации значений перечисления из типов аргументов, помещения их в массив, и автоматически сгенерированная функция диспетчера возвращает идентификатор (положение в исходном блоке) для этой комбинации типов. Если идентификатор совпадает, функция вызывается. Если аргументы имеют неправильный тип, фиктивные значения генерируются для неиспользуемого вызова реализации, чтобы избежать несоответствия типов.

Технически это включает в себя диспетчеризацию во время выполнения, но поскольку идентификатор каждого типа является постоянным, а функция диспетчера — static inline, компилятору должно быть легко оптимизировать все это, за исключением требуемого вызова (и GCC действительно оптимизирует все это). ).

Это усовершенствование метода, опубликованного ранее здесь (та же идея, теперь с красивым и сверхлегким синтаксисом).

Ну что ж... вот начало решения для макросов с использованием библиотеки препроцессора boost (совместимой с препроцессором C99).

Идея заключалась в том, чтобы предоставить общий синтаксис, который позволяет писать вложенные общие выборки для произвольного количества аргументов. Чтобы сделать его «простым», выражение для выбора одинаково для всех элементов на одном и том же уровне выбора (вы можете определить другой синтаксис, чтобы изменить управляющее выражение для каждого выбора уровня индивидуально...).

Этот пример из ОП

#define plop(a,b) _Generic((a,b), \
  (int,long): plopii, \
  (double,short int): plopdd)(a,b)

становится

#define plop(a,b)                  \
  MULT_GENERIC((a,b),              \
    (int, (long, plopii)),         \
    (double, (short int, plopdd))  \
  )(a,b)

Хотя я думаю, что его можно немного изменить, чтобы получить что-то вроде:

#define plop(a,b)                  \
  MULT_GENERIC((a,b),              \
    (int, long: plopii),           \
    (double, short int: plopdd)    \
  )(a,b)

Который может расширяться по трем параметрам до:

#define plop(a,b,c)                                \
  MULT_GENERIC((a,b,c),                            \
    (int, (double, long: plopidl, int: plopidi)),  \
    (double, (short int, long: plopdsl))           \
  )(a,b)

Еще один комментарий: я думаю, что синтаксис OP также можно было бы сделать, но он не такой гибкий, так как вам нужно повторять первый аргумент для каждого возможного второго аргумента, например.

#define plop(a,b) _Generic((a,b), \
  (int,long): plopii, \
  (int,double): plobid \
  (double,short int): plopdd)(a,b)

Пример OP в моем синтаксисе. Обратите внимание, что вы не получите здесь многого, так как вам все равно придется указывать каждый тип отдельно, и в этом случае второй тип несколько раз для разных первых типов.

#define pow(x, y) MULT_GENERIC(                        \
        (x, y),                                        \
        (long double complex, (default, cpowl)         \
        ),                                             \
        (double complex, (long double complex, cpowl)  \
                       , (default, cpow)               \
        ),                                             \
        (float complex, (long double complex, cpowl)   \
                      , (double complex, cpow)         \
                      , (default, cpowf)               \
        ),                                             \
        (long double, (long double complex, cpowl)     \
                    , (double complex, cpow)           \
                    , (float complex, cpowf)           \
                    , (default, powl)                  \
        ),                                             \
        (default, (long double complex, cpowl)         \
                , (double complex, cpow)               \
                , (float complex, cpowf)               \
                , (long double, powl)                  \
                , (default, pow)                       \
         ),                                            \
         (float, (long double complex, cpowl)          \
               , (double complex, cpow)                \
               , (float complex, cpowf)                \
               , (long double, powl)                   \
               , (float, powf)                         \
               , (default, pow)                        \
         )                                             \
    )                                                  \
    (x, y)

pow(x, y)

Это решается:

_Generic( (x), long double complex : _Generic( (y), default : cpowl ) , double complex : _Generic( (y), long double complex : cpowl , default : cpow ) , float complex : _Generic( (y), long double complex : cpowl , double complex : cpow , default : cpowf ) , long double : _Generic( (y), long double complex : cpowl , double complex : cpow , float complex : cpowf , default : powl ) , default : _Generic( (y), long double complex : cpowl , double complex : cpow , float complex : cpowf , long double : powl , default : pow ) , float : _Generic( (y), long double complex : cpowl , double complex : cpow , float complex : cpowf , long double : powl , float : powf , default : pow ) ) (x, y)

То есть, переформатированный:

_Generic((x),
  long double complex: _Generic((y), default: cpowl)
, double complex: _Generic((y),
                             long double complex: cpowl
                           , default: cpow)
, float complex: _Generic((y),
                            long double complex: cpowl
                          , double complex: cpow
                          , default: cpowf)
, long double: _Generic((y),
                          long double complex: cpowl
                        , double complex: cpow
                        , float complex: cpowf
                        , default: powl)
, default: _Generic((y),
                      long double complex: cpowl
                    , double complex: cpow
                    , float complex: cpowf
                    , long double: powl
                    , default: pow)
, float: _Generic((y)
                  , long double complex: cpowl
                  , double complex: cpow
                  , float complex: cpowf
                  , long double: powl
                  , float : powf
                  , default: pow)
)
(x, y)

Из-за рекурсивного характера мне пришлось вводить копии макросов; это решение также нуждается в очистке (я немного устал). Макросы:

#include <boost/preprocessor.hpp>

#define MULT_GENERIC_GET_ASSOC_SEQ(DATA_TUPLE) \
    BOOST_PP_TUPLE_ELEM(2, DATA_TUPLE)

#define MULT_GENERIC_NTH_ASSOC_TUPLE(N, DATA_TUPLE) \
    BOOST_PP_SEQ_ELEM( N, MULT_GENERIC_GET_ASSOC_SEQ(DATA_TUPLE) )

#define MULT_GENERIC_GET_TYPENAME(N, DATA_TUPLE) \
    BOOST_PP_TUPLE_ELEM(0, MULT_GENERIC_NTH_ASSOC_TUPLE(N, DATA_TUPLE))

#define MULT_GENERIC_GET_EXPR( N, DATA_TUPLE ) \
    BOOST_PP_TUPLE_ELEM(1, MULT_GENERIC_NTH_ASSOC_TUPLE(N, DATA_TUPLE))




#define MULT_GENERIC_LEVEL_REP1(z, N, DATA_TUPLE) \
    MULT_GENERIC_GET_TYPENAME( N, DATA_TUPLE ) \
    : \
    BOOST_PP_TUPLE_ELEM(1, DATA_TUPLE) /*LEVEL_MACRO*/ (       \
          BOOST_PP_TUPLE_ELEM(0, DATA_TUPLE) /*SEL_EXPR_SEQ*/    \
        , BOOST_PP_SEQ_POP_FRONT( BOOST_PP_TUPLE_TO_SEQ(MULT_GENERIC_NTH_ASSOC_TUPLE(N, DATA_TUPLE)) )    \
        )

#define MULT_GENERIC_LEVEL1(SEL_EXPR_SEQ, LEVEL_MACRO, ASSOC_SEQ) \
    _Generic(                   \
        (BOOST_PP_SEQ_HEAD(SEL_EXPR_SEQ)),                   \
        BOOST_PP_ENUM( BOOST_PP_SEQ_SIZE(ASSOC_SEQ), MULT_GENERIC_LEVEL_REP1, (BOOST_PP_SEQ_POP_FRONT(SEL_EXPR_SEQ), LEVEL_MACRO, ASSOC_SEQ) ) \
    )

#define MULT_GENERIC_LEVEL_REP2(z, N, DATA_TUPLE) \
    MULT_GENERIC_GET_TYPENAME( N, DATA_TUPLE ) \
    : \
    BOOST_PP_TUPLE_ELEM(1, DATA_TUPLE) /*LEVEL_MACRO*/ (       \
          BOOST_PP_TUPLE_ELEM(0, DATA_TUPLE) /*SEL_EXPR_SEQ*/    \
        , BOOST_PP_SEQ_POP_FRONT( BOOST_PP_TUPLE_TO_SEQ(MULT_GENERIC_NTH_ASSOC_TUPLE(N, DATA_TUPLE)) )    \
        )

#define MULT_GENERIC_LEVEL2(SEL_EXPR_SEQ, LEVEL_MACRO, ASSOC_SEQ) \
    _Generic(                   \
        (BOOST_PP_SEQ_HEAD(SEL_EXPR_SEQ)),                   \
        BOOST_PP_ENUM( BOOST_PP_SEQ_SIZE(ASSOC_SEQ), MULT_GENERIC_LEVEL_REP2, (BOOST_PP_SEQ_POP_FRONT(SEL_EXPR_SEQ), LEVEL_MACRO, ASSOC_SEQ) ) \
    )




#define MULT_GENERIC0(SEL_EXPR_SEQ, ASSOC_SEQ) \
    BOOST_PP_SEQ_HEAD(ASSOC_SEQ)

#define MULT_GENERIC1(SEL_EXPR_SEQ, ASSOC_SEQ) \
    MULT_GENERIC_LEVEL1( SEL_EXPR_SEQ, MULT_GENERIC0, ASSOC_SEQ )

#define MULT_GENERIC2(SEL_EXPR_SEQ, ASSOC_SEQ) \
    MULT_GENERIC_LEVEL2( SEL_EXPR_SEQ, MULT_GENERIC1, ASSOC_SEQ )

#define MULT_GENERIC(SEL_EXPR_TUPLE, ...) \
    BOOST_PP_CAT(MULT_GENERIC, BOOST_PP_TUPLE_SIZE(SEL_EXPR_TUPLE)) ( BOOST_PP_TUPLE_TO_SEQ(SEL_EXPR_TUPLE), BOOST_PP_TUPLE_TO_SEQ((__VA_ARGS__)) )

Я действительно чувствую, что приведенные выше решения не намного проще и чище, чем исходная реализация OP. Я думаю, что лучший подход состоит в том, чтобы сделать его простым и просто абстрактным макросом с большим количеством макросов. Ниже приведен пример.

#include<stdio.h>

double multiply_id ( int a, double b )
{
    return a * b;
}

double multiply_di ( double a, int b )
{
    return a * b;
}

double multiply_dd ( double a, double b )
{
    return a * b;
}

int multiply_ii ( int a, int b )
{
    return a * b;
}


/*
#define multiply(a,b) _Generic((a), \
int: _Generic((b), \
    int: multiply_ii, \
    double: multiply_id), \
double: _Generic((b), \
    int: multiply_di, \
    double: multiply_dd) ) (a,b)
*/

#define _G2(ParamB,ParamA_Type, TypeB1, TypeB1_Func, TypeB2, TypeB2_Func) \
    ParamA_Type: _Generic((ParamB), \
        TypeB1: TypeB1_Func, \
        TypeB2: TypeB2_Func)

#define multiply(a,b) _Generic((a), \
    _G2(b,int,int,multiply_ii,double,multiply_id), \
    _G2(b,double,int,multiply_di,double,multiply_dd) ) (a,b)


int main(int argc, const char * argv[]) {
    int i;
    double d;

    i = 5;
    d = 5.5;

    d = multiply( multiply(d, multiply(d,i) ) ,multiply(i,i) );

    printf("%f\n", d);  
    return 0;
}

_G2 — это макрос для дженериков с двумя параметрами. Это может быть легко расширено до _G3 или более. Хитрость заключается в том, чтобы просто сделать это как обычно, а затем создать макрос из его формы.