複雜結構體的存取器 [C宏——智者的利刃，愚者的惡夢]

C宏——智者的利刃，愚者的惡夢!

在《C宏——智者的利刃，愚者的惡夢! 》一文中，提到了一種使用宏的方式 —— 「例1、用C宏，書寫代碼更簡潔」。
《C宏——智者的利刃，愚者的惡夢! 》： http://www.vckbase.com/document/viewdoc/?id=1454
《C宏——智者的利刃，愚者的惡夢! 》： http://blog.vckbase.com/smileonce/archive/2005/03/27/4081.html

本文章分別給出C++和C中不使用宏的實現方式。

 

首先，書寫代碼更簡潔是不是優勢？
有興趣的讀者請看看《設計Qt風格的C++API》一文中「便利陷阱」 (The Convenience Trap) 一節。
中文： http://blog.csdn.net/TopLanguage/archive/2008/02/21/2111467.aspx
英文： http://doc.trolltech.com/qq/qq13-apis.html

【永遠記住代碼一次寫就，以後須要不斷的閱讀並理解。】
【Keep in mind that code is written more than once but has to be understood over and over again.】

 

若是真要達到笑笑文中——【mbuf的屬性，徹底能夠壓扁到一個平面上去看】——這個目的，除了宏，也是有其餘方法的。

在這裏說明一下，笑笑在文中並無給出struct mbuf的完整定義。
我沒有linux，Cygwin也刪掉了，安裝挺麻煩的……
順藤摸瓜的下載了一部分文件：
http://opengrok.creo.hu/dragonfly/xref/src/sys/sys/mbuf.h
http://opengrok.creo.hu/dragonfly/xref/src/sys/sys/param.h
http://opengrok.creo.hu/dragonfly/xref/src/sys/net/netisr.h
http://opengrok.creo.hu/dragonfly/xref/src/sys/net/netmsg.h
http://opengrok.creo.hu/dragonfly/xref/src/sys/sys/thread.h
http://opengrok.creo.hu/dragonfly/xref/src/sys/sys/msgport.h
企圖拼出一個完整的struct mbuf定義，但實在太麻煩，這裏就放棄了 ……

因此只用一個簡單的例子來講明如何不使用宏來達到這一目的。
固然，也會說明若是結構體更復雜該如何擴展。

 

/** structure definition */

/* simple Point & Size structure */
typedef struct Point_ {
    int x;
    int y;
} Point;

typedef struct Size_ {
    int width;
    int height;
} Size;

/** complex Rect structrue */
typedef struct Rect_ {
    Point offset;
    Size size;
} Rect;

 

C++方案：

 

namespace cpp {

    class RectAccessor {
    public:
        RectAccessor(Rect& r)
            :x(r.offset.x)
            ,y(r.offset.y)
            ,width(r.size.width)
            ,height(r.size.width)
        {  }
    public:
        int& x;
        int& y;
        int& width;
        int& height;
    };

    void test(int (&arr)[4],Rect* r) {
        RectAccessor ac(*r);
        // 同一平面
        ac.x = arr[0];
        ac.y = arr[1];
        ac.width = arr[2];
        ac.height = arr[3];
        printf("%d %d %d %d\n",ac.x,ac.y,ac.width,ac.height);
    }
}

const怎麼辦？
（對const的考慮，C++程序員老是比C程序員要多一點，不是嗎？）

/** const accessor */
// 再定義一個const存取器不就完了？
class ConstRectAccessor { /**/ };

//若是以爲這樣名字不統一，很差看，也能夠這樣
template<bool is_constant>
class RectAccessor;
template<>
class RectAccessor<false> { /* 同上面那個RectAccessor */ };
class RectAccessor<true> { /* 同上面那個ConstRectAccessor */ };

對更復雜的結構體，該方法的擴展是很容易的事情：在構造函數的成員初始化列表裏寫就是了。

C呢？是否是隻能使用宏？固然不是。
C的方案：

 

namespace c {

    typedef union RectAccessor_
    {
        struct S1 {
            int x;
            int y;
            int width;
            int height;
        };
        struct S2 {
            Point offset;
            Size size;
        };
        Rect rect;

    } RectAccessor;

    __declspec(noinline) void test(int (&arr)[4],Rect* r) {
        RectAccessor* ac = (RectAccessor*) r;
        // 同一平面
        ac->x = arr[0];
        ac->y = arr[1];
        ac->width = arr[2];
        ac->height = arr[3];
        printf("%d %d %d %d\n",ac->x,ac->y,ac->width,ac->height);
    }
}

對const, 轉型的時候，注意使用合適的指針類型就能夠了。

想更復雜的結構體擴展：
若是對上面的方案不理解，甚至對mbuf都不理解，最好仍是老老實實的使用全名。
永遠記得，代碼讀的次數比寫的次數多！

上面的方案，是利用了一個特性，叫「匿名聯合」還別的什麼東東。
含義大概是這樣：

union U {
  struct /** anonymous */ {
     t11 v11;
     t12 v12;
     /* more members */
  } /** anonymous */;
  struct /** anonymous */ {
     t21 v21;
     t22 v22;
     /* more members */
  } /** anonymous */;
  /** more structures */
};

/* 那麼就能夠*/
U u;
u.v11; u.v12; u.v21;

 

經測試，上面兩種方案，在VC8 O2優化下，生成的機器碼同不使用Accessor 徹底一致。
GCC就沒有測試了，看不懂它的彙編……

 

對宏的方案（也就是mbuf.h中提供的）的改進：
簡直沒法想象！竟然在 頭文件 中 定義如此 廣泛 的 小寫 宏名字！

 

/** mbuf_accessor_define.h */
#define    m_next        m_hdr.mh_next
#define    m_len        m_hdr.mh_len
#define    m_data        m_hdr.mh_data
#define    m_type        m_hdr.mh_type
#define    m_flags        m_hdr.mh_flags
#define    m_nextpkt    m_hdr.mh_nextpkt
#define    m_pkthdr    M_dat.MH.MH_pkthdr
#define    m_ext        M_dat.MH.MH_dat.MH_ext
#define    m_pktdat    M_dat.MH.MH_dat.MH_databuf
#define    m_dat        M_dat.M_databuf

/** mbuf_accessor_undef.h */
#undef    m_next
#undef    m_len
#undef    m_data
#undef    m_type
#undef    m_flags
#undef    m_nextpkt
#undef    m_pkthdr
#undef    m_ext
#undef    m_pktdat
#undef    m_dat

/* 須要的時候 */
#include <mbuf_accessor_define.h>
/* 使用簡寫 */
/* 使用簡寫 */
/* 使用簡寫 */
/* 而後馬上取消定義 */
#include <mbuf_accessor_undef.h>

 

PS：C程序員總說C++的語言特性有心智包袱，難道宏就不算心智包袱？

 

物理老師歷來都是這麼寫：              F = M*A;
沒見任何一個物理老師會這麼寫：  F = multiply(M,A);
若是是，請馬上和同窗打賭說他是程序員，並且頗有多是C程序員。

hp_int i1,i2,i3;
// ...
數學老師也老是這麼寫： hp_int icpp = i1 + i2 * i3;

不會有數學老師這麼寫：
hp_int ic;
hp_assign(&i2,&ic);
hp_multiply(&i3,&ic);
hp_plus(&i1,&ic);

或者這麼寫：
hp_plus(&i1,hp_multiply(&i3,hp_assgin(&i2,&ic) ) );

（hp —— 高精度，  對矩陣也是一樣）

C程序員說，不知道 string s = s1 + s2 + s3;背後作了什麼。
C++程序員說，由庫決定。
C程序員說，我對庫中那些精巧的技術不感興趣（不熟悉，不肯意學）。
C++程序員說，就對宏技術感興趣？
C程序員說，宏效率高。
C++程序員說， 若是 string s = s1 + s2 + s3;能夠實現得比 strcat(strcat(strcat(....) 效率更高，你信不信？
C++ 程序員再說，若是能夠天然的寫出hp_int icpp = i1 + i2 * i3;有正確的運算優先級，效率與 hp_plus(&i1,hp_multiply(&i3,hp_assgin(&i2,&ic) ) );等同，你還願意用後者？
C程序員說，那些實現都是心智包袱，我不喜歡。
C++程序員說，宏算不算心智包袱？你怎麼就喜歡了？

總之，這只是一種不肯學習的心態，一種手拿錘子見什麼都是釘子的心態。 Linus年紀也不算大……才40歲…… 哎……