动态访问结构的成员变量

Question

我有不同的结构，我想编写一个通用框架来从 C 中的哈希表或这些结构的列表中获取元素的排序列表。例如，如果我有一个结构定义为

struct XYZ{ 
 int a;
 char b[20];
 long time;
}

假设我有一个这种结构类型的元素列表。我需要一个功能，通过它我可以按结构的任何字段对该列表进行排序，并且该字段将由用户给出。这种用例也必须可用于其他此类结构，因此这种排序框架应该是通用的。我正在考虑使用某些脚本以不同的自动生成结构的形式存储与此结构相关的不同元数据。该元数据将存储与给定结构中每个元素相关的信息。此信息将包括结构的类型（即整数、字符串或日期：执行排序操作时不同的类型）以及访问结构中此元素的方法。现在我的问题是访问这些元素的理想方式应该是什么。一种直接的方法是为这些中的每一个生成一些 getter 函数，并在自动生成的元数据结构中设置 getter 函数的函数指针。但是拥有一个访问每个成员元素的 getter 函数将意味着每个元素访问的函数调用。这会阻止应用程序的性能吗？有没有其他方法可以做到这一点？也欢迎任何其他实现所需用例的框架想法。

Answer 1

正如 cmets 所建议的，最直接的方法是使用 qsort 并为结构的每个成员调用一个回调。
您可以使用offsetof 宏来创建更通用的单一回调。

单个回调的危险在于，每当结构更改时，您都必须更改函数。它还需要您创建一个全局变量，这也不理想。当然，如果你使用单独的回调，你也必须创建一个新函数。但是，您没有全局变量，而且忘记创建新函数更容易调试和修复。

但作为一个例子，这里有一个通用的qsort回调的可能方法：

#include <stddef.h>

static size_t member_offset;

int struct_cmp(const void *a, const void *b)
{
    switch(member_offset)
    {
         case 0://or case offsetof(struct XYZ, a):
             return ((struct XYZ *)a)->a - ((struct XYZ *) b)->a;
         case offsetof(struct XYZ, b):
             return strcmp(
                 ((struct XYZ *)a)->b,
                 ((struct XYZ *)b)->b
             );
         case offsetof(struct XYZ, c):
             return ((struct XYZ *)a)->c - ((struct XYZ *) b)->c;
         default:
             fprintf(stderr, "Invalid offset value %d\n", member_offset);
             exit( EXIT_FAILURE );//possible bug
    }
}

int main ( void )
{
    struct XYZ foo[10];//create array of structs
    size_t offsets[3] = { 0, offsetof(struct XYZ, b), offsetof(struct XYZ, c)};
    for (int i=0;i<3;++i)
    {
        member_offset = offsets[i];//omit this, and you're in trouble!
        qsort(
            foo,
            sizeof foo,
            sizeof *foo,
            struct_cmp
        );
    }
    return 0;
}

正如您已经看到的，如果结构体有 10 个成员字段，那么回调将看起来像一团糟。由于使用全局变量，它也必然更容易受到攻击。未初始化全局变量，或在另一个线程排序时更改全局变量的状态...
老实说：只需为每个成员添加一个函数，但也许创建一个函数来保存 qsort 调用：

void sort_structs(struct XYZ *structs[], size_t count, size_t member_offset)
{//Pass POINTER to array
    switch (member_offset)
    {
        case 0://same cases as above:
            qsort(
                *structs,
                count,
                sizeof *structs[0],//or **structs
                a_sort_callback
            );
            break;
        case offsetof( struct XYZ, b):
            qsort(
                *structs,
                count,
                sizeof *structs[0],
                b_sort_callback
            );
            break;
        case offsetof( struct XYZ, c):
            qsort(
                *structs,
                count,
                sizeof *structs[0],
                c_sort_callback
            );
            break;
        default:
            fprintf(
                stderr,
                "Either %d is invalid offset, or you haven't implemented a callback"
                member_offset
            );
            exit( EXIT_FAILURE );
    }
}

Answer 2

作为Joachim Pileborg pointed out，在C 标准库中有一个名为qsort() 的函数。您可以将其完全用于您的目的。但是你必须知道你有什么类型的数组，并为它们使用适当的排序函数。

如果出于任何原因，您需要对不同的结构类型进行排序（如果您通过指针进行排序，这将起作用），它们中的每一个都应该提供一个键函数来提取您想要排序的值。

如果这样做，您就可以有效地用 C 语言构建一个 OOP 框架。

但更好的方法是拥有一个统一的数组，并为您想要排序的每种类型提供一个排序函数。