綜述

本節(jié)課的主要內(nèi)容是關(guān)于泛型數(shù)據(jù)的拷貝，雖然是使用C語言實(shí)現(xiàn)，并且沒有用到C++中的模板這種泛型編程技術(shù)，但是效果卻非常好。本節(jié)內(nèi)容緊接上節(jié)所將的字節(jié)位拷貝的知識，充分利用了字節(jié)拷貝技術(shù)。

筆記

由于內(nèi)容和例子不斷深入，實(shí)際核心內(nèi)容則比較集中，因此這里只進(jìn)行總結(jié)討論。

引例

本節(jié)所有的例子都是針對于數(shù)據(jù)交換來進(jìn)行的，從最簡單的例子開始，不斷深入。 開始是關(guān)于一個(gè)最簡單的整數(shù)數(shù)據(jù)的交換實(shí)例：

void swap(int a, int b){

        int tmp = a;

        a = b;

        b = tmp;

}

此例子非常簡單，只需要構(gòu)造一個(gè)簡單的中間臨時(shí)變量tmp用來存放a的值，并且交換賦值相關(guān)的數(shù)據(jù)，就可以達(dá)到交換的目的。

但是，此實(shí)例有一個(gè)缺陷，就是值傳遞，而不是引用傳遞，這樣，傳遞的值雖然改變，但是只想原始變量的單元卻沒有改變，具體來說就是：

a = 23;

b = 34

swap(a, b);

執(zhí)行上面一段語句會(huì)發(fā)現(xiàn)，其實(shí)a，b的值并沒有交換，原因和C/C++的參數(shù)的值傳遞以及指針傳遞有關(guān)系。函數(shù)調(diào)用的時(shí)候，只會(huì)拷貝a，b的值，因此調(diào)用swap的時(shí)候，交換的是形參，實(shí)際參數(shù)的值并沒有改變。

要實(shí)現(xiàn)真正參數(shù)傳遞的效果，需要用指針的形式來實(shí)現(xiàn)：

void swap(int *vp1, int *vp2) {

    int a = *vp1;

    *vp1 = *vp2;

    *vp2 = *vp1;

}

再次調(diào)用swap(&a, &b)的時(shí)候，就會(huì)修改掉原來的值，因?yàn)檫@里傳遞過去的就是指針，所以，對vp1，vp2的操作 就是對指向單元a，b的操作，所以能夠修改對應(yīng)的值。

泛型交換與拷貝

上面的例子，只是對某種特定的類型進(jìn)行交換，比如int類型，如果想對double類型等進(jìn)行交換，只需要修改其類型為double即可，其他類型類似。 但是考慮到需要對多種不同類型進(jìn)行交換，是否存在一種通用的方法呢？ 在C++中，可以用模板template技術(shù)，然而這里，回想起上節(jié)課中講到的字節(jié)操作，能否利用字節(jié)的拷貝來實(shí)現(xiàn)呢？答案是肯定的。

void swap(void *vp1, void *vp2, int size){

    char buffer[size];

    memcpy(buffer, vp1, size);

    memcpy(vp1, vp2, size);

    memcpy(vp2, buffer, size);

}

調(diào)用的時(shí)候，字號需要給定某個(gè)類型，即可實(shí)現(xiàn)。比如，通過：

double a = 23.0, b = 34.0;

swap(&a, &b, sizeof(double));

當(dāng)然，對于結(jié)構(gòu)體也可以通過這種形式來進(jìn)行拷貝。

關(guān)于上面例子的幾點(diǎn)說明：

1. 這里聲明數(shù)組的方式，使用的大小size是可變的，這只在某些編譯器中支持，這里只是為了說明字符拷貝的方式，例子的重點(diǎn)在于交換。當(dāng)然可以使用malloc或者new來動(dòng)態(tài)分配大小可變的空間。
2. 這里使用memcpy(dest, src, size)這個(gè)函數(shù)來進(jìn)行內(nèi)存單元的拷貝，注意此函數(shù)并不關(guān)心你的數(shù)據(jù)類型，單純的進(jìn)行單元的拷貝而已，所以雖然編譯可能通過，但是還需要自己進(jìn)行判斷和控制。
3. 這個(gè)例子的亮點(diǎn)就在于void*的使用，通過它能夠?qū)崿F(xiàn)泛型，即針對于int，short，char，struct等類型都能夠保證能夠拷貝交換成功。
4. template和這里的區(qū)別和優(yōu)缺點(diǎn)。注意到使用模板的話，編譯后，會(huì)為每種類型都生成一種代碼，比如int對應(yīng)的，float對應(yīng)的，這樣如果調(diào)用次數(shù)很多的話，代碼體積會(huì)增大，冗余過多。而這里編譯出來就一套代碼，更加簡潔。
5. 這里傳遞一個(gè)參數(shù)大小size是因?yàn)椋捎诜盒椭羔榲oid*的存在，所以編譯器并不知道要拷貝多少個(gè)字節(jié)，所以，需要你手動(dòng)控制并指定一個(gè)大小。

存在的問題

由于編譯器會(huì)很容易的放過void*帶來的錯(cuò)誤，所以如果兩個(gè)類型不同的數(shù)據(jù)調(diào)用此函數(shù)，就會(huì)出現(xiàn)問題：

    double a = 23.0;

    int b = 345;

    swap(&a, &b, sizeof(double));

這里，double和int類型占據(jù)的數(shù)據(jù)空間的大小是不同的，因此，如果單純的直接調(diào)用這個(gè)函數(shù)，就會(huì)出錯(cuò)，簡單的結(jié)果就是，截?cái)嗫截惢蛘叨嗫截悢?shù)據(jù)。 比如，int類型拷貝到double數(shù)據(jù)空間的時(shí)候，只有前面2個(gè)字節(jié)拷貝了，后面的原來double數(shù)據(jù)的兩個(gè)字節(jié)仍然保留了；或者說double拷貝到int的時(shí)候，可能會(huì)多拷貝兩個(gè)字節(jié)到int后面的數(shù)據(jù)，造成出錯(cuò)。具體的方式，與后面一個(gè)參數(shù)sizeof(double)或者sizeof(int)有關(guān)系。

初學(xué)者容易犯的錯(cuò)誤

1. 使用void * tmp = vp1，而不是前面鎖講到的char buffer[size]，這個(gè)錯(cuò)誤的原因是由于不理解void不是一個(gè)類型，不像int，double等屬于一個(gè)類型，所以錯(cuò)誤。void 只能用作函數(shù)參數(shù)，返回值才可行。但是可以使用 void * tmp = (int )&a這類的用法，因?yàn)榫唧w的類型即可以賦值給一般的類型，你只有給定了一個(gè)具體的類型，才能讓編譯器知道規(guī)則，才能編譯通過。
2. 指針的拷貝，何時(shí)使用引用地址的問題。一個(gè)簡單的例子出發(fā)，

char * husband = strdup("Fred"); char * wife = strdup("Wilma");

如果想交換兩人所指向的空間內(nèi)容，正確的做法是：

swap(&hustband, &wife, sizeof(char *))

也就是說，這里要交換的是指針的地址，交換之后，husband的內(nèi)容發(fā)生了變化，內(nèi)容變成了原來wife的內(nèi)容，由于本身是地址，所以內(nèi)容變了，實(shí)際上所只想的地址也變了，現(xiàn)在husband指向原來wife所指向的地址，而wife指向原來husband指向的地址。

一個(gè)錯(cuò)誤的例子就是，swap(husband, wife, &sizeof(char *))，這樣，交換的實(shí)際上是他們鎖指向的內(nèi)容，即存放Fred和Wilama的單元中的內(nèi)容會(huì)交換，而且，由于char *是四個(gè)字節(jié)，因此交換的就只有四個(gè)字節(jié)的內(nèi)容。 為何會(huì)如此呢？因?yàn)樯厦娴睦樱热缫粨Qa，b單元的內(nèi)容，傳入的就是a，b的地址&a, &b，同樣，這里我直接傳入指針，當(dāng)然交換的是他們指向的單元的內(nèi)容，即兩個(gè)字符串。 所以要交換兩個(gè)指針的內(nèi)容，就要交換他們的地址，即指針的地址，指針的指針。

另外一個(gè)例子

思考一個(gè)下面線性搜索的例子，

int * lsearch(int key ,int* array, int size){

    for (int i = 0; i < size; i++)  

    {

        if(array[i] == key)

            return i;

    }

}

上面的這段代碼，直接返回的就是找到索引的那個(gè)下標(biāo)。

利用位比較的方式來實(shí)現(xiàn)

同樣，為了應(yīng)用上面我們學(xué)到的知識，這里想要泛型比較，搜索，如何實(shí)現(xiàn)？ 例如，對于這里的int，能否用一個(gè)struct，一個(gè)double或者其他類型。 答案仍然是肯定的，只不過，我們需要對其中編譯器的工作，比較的大小進(jìn)行控制而已。

int *lsearch(void *key, void *base, int size, int elementSize){

    for (int i = 0; i < size; i++) {

      void * elemeAddr = (char *)base + i * elementSize; 

      if (memcmp(key, elemeAddr, elementSize) == 0)

        return elemeAddr;

    }       

}

這里的幾個(gè)說明點(diǎn)就是，首先，傳入?yún)?shù)的size就是要比較的數(shù)組的大小，類型我們不知道，就用void *類型，然后要傳入每一個(gè)類型的大小，elementSize，這個(gè)標(biāo)記了每一個(gè)數(shù)組成員的大小，正因?yàn)橛羞@個(gè)我們才可以精準(zhǔn)的定位到具體的單元，利用for循環(huán)來比較每一個(gè)單元和key的關(guān)系。而這里比較用的memcmp來進(jìn)行，比較的字節(jié)數(shù)就是elementSize，傳入兩個(gè)指針即可，而比較的指針就是數(shù)組的每一個(gè)單元的地址，即elemeAddr而已。

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