ucw/doc/generic.txt

   1 Generic data structures and algorithms
   2 ======================================
   3
   4 The C preprocessor is a very powerful tool. One handy way to use it
   5 can be generating generic data structures and algorithms. Here you can
   6 find some conventions that are used in all such generic structures in
   7 libUCW, and also hints for use of these structures.
   8
   9 - <<idea,General idea>>
  10 - <<use,How to use them>>
  11 - <<implement,How it is implemented>>
  12 - Modules with generics
  13   * <<growbuf:gbuf,`gbuf.h`>>
  14   * <<sort:,Sorting>>
  15   * <<binheap:,`binheap.h`>>
  16
  17 // TODO The module list
  18
  19 [[idea]]
  20 General idea
  21 ------------
  22
  23 The idea is simple. If you have some code, you can customize it a
  24 little by preprocessor macros. You can change constants, data types it
  25 operates on, whole expressions, or you can compile parts of the code
  26 conditionally. You can generate new function names using macros.
  27
  28 So if you provide few macros for data types, function names and
  29 parameters and include some code using them, it gets modified by it
  30 and a code for a specific data type is created. Then you can provide
  31 new macros and include it again, to get another version of the code,
  32 with different function names and types.
  33
  34 [[use]]
  35 How to use them
  36 ---------------
  37
  38 The use is best explained with an example, so we will suppose there
  39 is a header file `array.h`, which contains a generic array data type
  40 and an indexing function, which returns a pointer to n'th element.
  41
  42 To get an array of integers, we need to provide macro for used data
  43 type and macro that will provide prefixes for identifier names. Then
  44 we include the file. Then we could get another array with unsigned
  45 integers, so we will do the same:
  46
  47   #define ARRAY_TYPE int
  48   #define ARRAY_PREFIX(name) intarray_##name
  49   #include <array.h>
  50
  51   #define ARRAY_TYPE uns
  52   #define ARRAY_PREFIX(name) unsarray_##name
  53   #include <array.h>
  54
  55 This will generate the data types (presumably `intarray_t` and
  56 `unsarray_t`) and the index functions (`intarray_index` and
  57 `unsarray_index`). We can use them like anything else.
  58
  59 Maybe the `ARRAY_PREFIX` deserves some attention. When the header file
  60 wants to generate an identifier, it uses this macro with
  61 some name. Then the macro takes the name, adds a prefix to it and
  62 returns the new identifier, so `ARRAY_PREFIX(t)` will generate
  63 `intarray_t` in the first case and `unsarray_t` in the second. This
  64 allows having more than one instance of the same data structure or
  65 algorithm, because it generates different identifiers for them.
  66
  67 A similar macro is needed for every generic header in libUCW.
  68
  69 [[implement]]
  70 How it is implemented
  71 ---------------------
  72
  73 For those who want to write their own or are just interested, how it
  74 works, here is the `array.h` header and some description to it.
  75
  76   #define ARRAY_A_TYPE ARRAY_PREFIX(t)
  77   typedef ARRAY_TYPE *ARRAY_A_TYPE
  78
  79   static ARRAY_TYPE *ARRAY_PREFIX(index)(ARRAY_A_TYPE array, uns index)
  80   {
  81     return array + index;
  82   }
  83
  84   #undef ARRAY_A_TYPE
  85   #undef ARRAY_TYPE
  86   #undef ARRAY_PREFIX
  87
  88 There are few things that are worth noticing. The first two lines
  89 define the data type. The macro (`ARRAY_A_TYPE`) is only for
  90 convenience inside the header, since such type names can be used quite
  91 often inside the header (if it is large).
  92
  93 Then there is the function with its name generated (do not get scared
  94 by the double parenthesis, ones will be eaten by the macro, the second
  95 ones are real function parameters). The function is static, since more
  96 than one `.c` file might want to use the same header with the same
  97 prefix -- each one generates it's own instance.
  98
  99 And the end just undefines all the macros, so user may define them
 100 again and get another instance of the data structure.
 101
 102 Also note it is not protected against multiple inclusion in the usual
 103 way (eg. `#ifndef ARRAY_H` ...), since multiple inclusion is desired
 104 -- it generates multiple versions of the data structure.