C言語で総称選択_Genericの使い方を教えて！
こういった悩みにお答えします．
本記事の信頼性
- リアルタイムシステムの研究歴12年．
- 東大教員の時に，英語でOS（Linuxカーネル）の授業．
- 2012年9月～2013年8月にアメリカのノースカロライナ大学チャペルヒル校（UNC）コンピュータサイエンス学部で客員研究員として勤務．C言語でリアルタイムLinuxの研究開発．
- プログラミング歴15年以上，習得している言語: C/C++，Python，Solidity/Vyper，Java，Ruby，Go，Rust，D，HTML/CSS/JS/PHP，MATLAB，Assembler (x64，ARM)．
- 東大教員の時に，C++言語で開発した「LLVMコンパイラの拡張」，C言語で開発した独自のリアルタイムOS「Mcube Kernel」をGitHubにオープンソースとして公開．
- 2020年1月～現在はアメリカのノースカロライナ州チャペルヒルにあるGuarantee Happiness LLCのCTOとしてECサイト開発やWeb/SNSマーケティングの業務．2022年6月～現在はアメリカのノースカロライナ州チャペルヒルにあるJapanese Tar Heel, Inc.のCEO兼CTO．
- 最近は自然言語処理AIとイーサリアムに関する有益な情報発信に従事．
- （AI全般を含む）自然言語処理AIの論文の日本語訳や，AIチャットボット（ChatGPT，Auto-GPT，Gemini（旧Bard）など）の記事を50本以上執筆．アメリカのサンフランシスコ（広義のシリコンバレー）の会社でプロンプトエンジニア・マネージャー・Quality Assurance（QA）の業務委託の経験あり．
- （スマートコントラクトのプログラミングを含む）イーサリアムや仮想通貨全般の記事を200本以上執筆．イギリスのロンドンの会社で仮想通貨の英語の記事を日本語に翻訳する業務委託の経験あり．
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総称選択_Generic
_Genericは，C言語のC11規格から採用された総称選択（Generic Selection）のキーワードです．
※総称選択を汎用選択と呼ぶ場合もあります．
_Genericを利用するとコンパイル時に引数の型に基づいて式を選択するコードを記述します．
総称選択は，呼び出される関数が引数の型により選択される「C++言語の関数のオーバーロード」に似ています．
この性質により，_Genericはマクロで利用されることが多いです．
_Genericの構文と制約
_Genericの構文は以下になります．
正直よくわからないと思いますので，コードを読みながら理解を深めた方が良いです．
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generic-selection: _Generic ( assignment-expression , generic-assoc-list ) generic-assoc-list: generic-association generic-assoc-list , generic-association generic-association: type-name : assignment-expression default : assignment-expression |
_Genericの制約は以下になります．
細かい仕様なので，難しければ読み飛ばしても構いません．
- generic-selectionは，1つ以上のdefault generic-associationを有してはならない．
- generic-associationのtype-nameは，可変長引数以外の完全なオブジェクト型を指定しなければならない．
- 同じgeneric-selectionにあるgeneric-associationには，互換性のあるtype-nameを2つ以上指定してはならない．
- type-nameは，左辺値変換，配列からポインタへの変換，または関数からポインタへの変換を行った場合の式の型とする．
- generic-assoc-listの多くとも1つのtype-nameと互換性がなければならない．
- generic-selectionがdefault generic-associationをもたない場合，その制御式は，そのgeneric-assoc-listでtype-nameのうちのちょうど1つと互換性がなければならない．
また，引数の個数が明示的に異なる場合は利用できません．
C++言語の関数のオーバーロードとの大きな違いです．
※可変長引数を利用すれば，引数の個数を可変にすることは制限付きで可能になります．
引数が1つの場合の_Genericの使い方
引数が1つの場合の_Genericの使い方は以下になります．
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/* * Author: Hiroyuki Chishiro * License: 2-Clause BSD */ #include <stdio.h> #define square(n) _Generic((n), \ int: square_i, \ unsigned int: square_u, \ double: square_d, \ default: square_ld \ ) (n) int square_i(int i) { printf("square_i()\n"); return i * i; } unsigned int square_u(unsigned int u) { printf("square_u()\n"); return u * u; } double square_d(double d) { printf("square_d()\n"); return d * d; } long double square_ld(long double ld) { printf("square_ld()\n"); return ld * ld; } int main(void) { int i = -123; unsigned int u = 4567; double d = 3.14; long double ld = 3.14L; printf("square(%d) = %d\n", i, square(i)); printf("square(%u) = %u\n", u, square(u)); printf("square(%lf) = %lf\n", d, square(d)); printf("square(%Lf) = %Lf\n", ld, square(ld)); return 0; } |
実行結果は以下になります．
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$ gcc generic.c $ a.out square_i() square(-123) = 15129 square_u() square(4567) = 20857489 square_d() square(3.140000) = 9.859600 square_ld() square(3.140000) = 9.859600 |
引数が2つの場合の_Genericの使い方
引数が2つの場合の_Genericの使い方は以下になります．
_Genericの中に_Genericを入れ子していることがわかります．
引数が1つの場合と比較すると書き方が難しいですね．．．
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/* * Author: Hiroyuki Chishiro * License: 2-Clause BSD */ #include <stdio.h> #define add(a, b) _Generic((a), \ int: _Generic((b), \ int: add_i, \ default: add_ld \ ), \ unsigned int: _Generic((b), \ unsigned int: add_u, \ default: add_ld \ ), \ double: _Generic((b), \ double: add_d, \ default: add_ld \ ), \ default: _Generic((b), \ default: add_ld \ ) \ ) (a, b) int add_i(int i, int i2) { printf("add_i()\n"); return i + i2; } unsigned int add_u(unsigned int u, unsigned int u2) { printf("add_u()\n"); return u + u2; } double add_d(double d, double d2) { printf("add_d()\n"); return d + d2; } long double add_ld(long double ld, long double ld2) { printf("add_ld()\n"); return ld + ld2; } int main(void) { int i = -123; int i2 = 1234; unsigned int u = 4567; unsigned int u2 = 67890; double d = 3.14; double d2 = 314.1595; long double ld = 3.14L; long double ld2 = 314.1595L; printf("add(%d, %d) = %d\n", i, i2, add(i, i2)); printf("add(%u, %u) = %u\n", u, u2, add(u, u2)); printf("add(%lf, %lf) = %lf\n", d, d2, add(d, d2)); printf("add(%Lf, %Lf) = %Lf\n", ld, ld2, add(ld, ld2)); return 0; } |
実行結果は以下になります．
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$ gcc generic2.c $ a.out add_i() add(-123, 1234) = 1111 add_u() add(4567, 67890) = 72457 add_d() add(3.140000, 314.159500) = 317.299500 add_ld() add(3.140000, 314.159500) = 317.299500 |
まとめ
C言語で総称選択_Genericの使い方を紹介しました．
具体的には，引数が1つの場合と2つの場合のコードを解説しました．
ゼロからスクラッチで_Genericを利用するコードを作るのは大変ですので，是非利用して下さい！
_Genericの他の使い方は以下の記事で紹介していますので，あわせて読みましょう！
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