【C言語】第5章第12回：関数テンプレートの基礎（C++との比較）
汎用的な関数を設計する際、C++では関数テンプレートが利用できますが、C言語では別の方法が必要です。この章では、C言語での汎用的な関数設計方法を学び、C++の関数テンプレートとの違いを比較します。
1. 関数テンプレートとは？
1.1 C++の関数テンプレート
関数テンプレートは、異なる型に対応した汎用的な関数を定義する仕組みです。以下はその例です：
// C++の例
#include <iostream>
using namespace std;
template <typename T>
T add(T a, T b) {
return a + b;
}
int main() {
cout << "Int addition: " << add(2, 3) << endl;
cout << "Double addition: " << add(2.5, 3.5) << endl;
return 0;
}
1.2 C言語での制約
C言語にはテンプレート機能がありません。そのため、以下のような手法で汎用性を実現します：
- マクロを使用する
void *型とキャストを使用する
2. C言語での汎用的な関数設計
2.1 マクロを使用した汎用関数
例：異なる型の加算を実現するマクロ
#include <stdio.h>
// マクロで汎用関数を実現
#define ADD(a, b) ((a) + (b))
int main() {
printf("Int addition: %d\n", ADD(2, 3));
printf("Double addition: %.2f\n", ADD(2.5, 3.5));
return 0;
}
解説：
- マクロを使用して汎用的な加算操作を実現しています。
- 型チェックが行われないため、意図しない型の組み合わせには注意が必要です。
2.2 void *型を使用した汎用関数
例：ポインタを使用して異なる型の加算を実現
#include <stdio.h>
void add(void *result, void *a, void *b, char type) {
if (type == 'i') {
*(int *)result = *(int *)a + *(int *)b;
} else if (type == 'd') {
*(double *)result = *(double *)a + *(double *)b;
}
}
int main() {
int a = 5, b = 3, intResult;
double x = 2.5, y = 3.5, doubleResult;
add(&intResult, &a, &b, 'i');
printf("Int addition: %d\n", intResult);
add(&doubleResult, &x, &y, 'd');
printf("Double addition: %.2f\n", doubleResult);
return 0;
}
解説：
void *を使用して、任意の型のポインタを受け取ります。- 引数
typeで型を指定し、処理を分岐させます。
3. C++との比較
| 特性 | C++関数テンプレート | C言語の疑似テンプレート |
|---|---|---|
| 型安全性 | 高い（コンパイル時チェックあり） | 低い（実行時チェックまたは無チェック） |
| 柔軟性 | 高い | 中程度 |
| 実装の複雑さ | 比較的簡単 | やや複雑 |
4. 練習問題
以下の課題に挑戦して、C言語での汎用的な関数設計を実践してください。
- マクロを使用して、整数の最大値を返す汎用関数を作成してください。
void *型を使用して、2つの値の大小を比較する汎用関数を作成してください。- マクロと
_Genericを組み合わせて、型ごとに異なる操作を実行する関数を実装してください。
5. 練習問題の解答と解説
問1の解答
#include <stdio.h>
// マクロを使用した最大値関数
#define MAX(a, b) ((a) > (b) ? (a) : (b))
int main() {
printf("Max of 3 and 5: %d\n", MAX(3, 5));
printf("Max of 2.5 and 3.5: %.2f\n", MAX(2.5, 3.5));
return 0;
}
解説：
MAXマクロは、引数の大小を比較して大きい方を返します。
6. まとめ
C言語では関数テンプレートの機能を直接使用できませんが、マクロやポインタを駆使して汎用的な関数を実現できます。次回は、インライン関数の使い方について学びます。