29-类型变体

16.10.2　类型变体

基本的浮点型数学函数接受 double 类型的参数，并返回 double 类型的值。当然，也可以把 float 或 long double 类型的参数传递给这些函数，它们仍然能正常工作，因为这些类型的参数会被转换成 double 类型。这样做很方便，但并不是最好的处理方式。如果不需要双精度，那么用 float 类型的单精度值来计算会更快些。而且把 long double 类型的值传递给 double 类型的形参会损失精度，形参获得的值可能不是原来的值。为了解决这些潜在的问题，C标准专门为 float 类型和 long double 类型提供了标准函数，即在原函数名后加上 f 或 l 后缀。因此， sqrtf() 是 sqrt() 的 float 版本， sqrtl() 是 sqrt() 的 long double 版本。

利用C11新增的泛型选择表达式定义一个泛型宏，根据参数类型选择最合适的数学函数版本。程序清单16.15演示了两种方法。

程序清单16.15　 generic.c 程序

//　generic.c　-- 定义泛型宏
#include <stdio.h>
#include <math.h>
#define RAD_TO_DEG (180/(4 * atanl(1)))
// 泛型平方根函数
#define SQRT(X) _Generic((X),\
　　long double: sqrtl, \
　　default: sqrt, \
　　float: sqrtf)(X)
// 泛型正弦函数，角度的单位为度
#define SIN(X) _Generic((X),\
　　 long double: sinl((X)/RAD_TO_DEG),\
　　 default:　　 sin((X)/RAD_TO_DEG),\
　　 float:　　　sinf((X)/RAD_TO_DEG)\
)
int main(void)
{
　　 float x = 45.0f;
　　 double xx = 45.0;
　　 long double xxx = 45.0L;
　　 long double y = SQRT(x);
　　 long double yy = SQRT(xx);
　　 long double yyy = SQRT(xxx);
　　 printf("%.17Lf\n", y);　　// 匹配 float
　　 printf("%.17Lf\n", yy);　 // 匹配 default
　　 printf("%.17Lf\n", yyy);　// 匹配 long double
　　 int i = 45;
　　 yy = SQRT(i);　　　　      // 匹配 default
　　 printf("%.17Lf\n", yy);
　　 yyy = SIN(xxx);　　      　// 匹配 long double
　　 printf("%.17Lf\n", yyy);
　　 return 0;
}

下面是该程序的输出：

6.70820379257202148
6.70820393249936942
6.70820393249936909
6.70820393249936942
0.70710678118654752

如上所示， SQRT(i) 和 SQRT(xx) 的返回值相同，因为它们的参数类型分别是 int 和 double ，所以只能与 default 标签对应。

有趣的一点是，如何让 _Generic 宏的行为像一个函数。 SIN() 的定义也许提供了一个方法：每个带标号的值都是函数调用，所以 _Generic 表达式的值是一个特定的函数调用，如 sinf((X)/RAD_TO_DEG) ，用传入 SIN() 的参数替换 X 。

SQRT() 的定义也许更简洁。 _Generic 表达式的值就是函数名，如 sinf 。函数的地址可以代替该函数名，所以 _Generic 表达式的值是一个指向函数的指针。然而，紧随整个 _Generic 表达式之后的是 (X) ，函数指针(参数)表示函数指针。因此，这是一个带指定的参数的函数指针。

简而言之，对于 SIN() ，函数调用在泛型选择表达式内部；而对于 SQRT() ，先对泛型选择表达式求值得一个指针，然后通过该指针调用它所指向的函数。