Реализация различных, но схожих структурных/функциональных наборов без копирования-вставки

Я реализую набор общих, но не столь тривиальных (или подверженных ошибкам) ​​структур данных для C (здесь) и только что пришел с идеей, которая заставила меня задуматься.

Короче говоря, что является лучшим способом реализовать две структуры, которые используют похожие алгоритмы, но имеют разные интерфейсы, не имея необходимости копировать/вставлять/переписывать алгоритм?. В лучшем случае, я имею в виду большинство поддерживаемых и отлаживаемых.

Я думаю, что очевидно, почему вы не хотели бы иметь две копии одного и того же алгоритма.

Мотивация

Скажите, что у вас есть структура (назовите ее map) с набором связанных функций (map_*()). Так как карта должна отображать что угодно, мы обычно реализуем ее с помощью void *key и void *data. Однако подумайте о карте от int до int. В этом случае вам нужно будет хранить все ключи и данные в другом массиве и указывать их адреса на map, что не так удобно.

Теперь представьте, была ли подобная структура (назовите ее mapc, c для "копий" ), которая во время инициализации принимает sizeof(your_key_type) и sizeof(your_data_type) и задана void *key и void *data при вставке, она будет использовать memcpy, чтобы скопировать ключи и данные на карте, а не просто удерживать указатели. Пример использования:

int i;
mapc m;
mapc_init(&m, sizeof(int), sizeof(int));
for (i = 0; i < n; ++i)
{
    int j = rand();  /* whatever */
    mapc_insert(&m, &i, &j);
}

что довольно приятно, потому что мне не нужно сохранять еще один массив из i и j s.

Мои идеи

В приведенном выше примере map и mapc очень тесно связаны. Если вы думаете об этом, структуры и функции map и set также очень похожи. Я подумал о следующих способах реализации их алгоритма только один раз и использовать его для всех из них. Однако ни один из них не удовлетворяет меня.

• Использовать макросы. Напишите код функции в файле заголовка, оставив зависимые от структуры элементы как макросы. Для каждой структуры определите правильные макросы и включите файл:

  map_generic.h
  
  #define INSERT(x) x##_insert
  
  int INSERT(NAME)(NAME *m, PARAMS)
  {
      // create node
      ASSIGN_KEY_AND_DATA(node)
      // get m->root
      // add to tree starting from root
      // rebalance from node to root
      // etc
  }
  
  map.c
  
  #define NAME map
  #define PARAMS void *key, void *data
  #define ASSIGN_KEY_AND_DATA(node) \
  do {\
      node->key = key;\
      node->data = data;\
  } while (0)
  #include "map_generic.h"
  
  mapc.c
  
  #define NAME mapc
  #define PARAMS void *key, void *data
  #define ASSIGN_KEY_AND_DATA(node) \
  do {\
      memcpy(node->key, key, m->key_size);\
      memcpy(node->data, data, m->data_size);\
  } while (0)
  
  #include "map_generic.h"
  

  Этот метод не слишком плох, но он не настолько изящный.

• Используйте указатели на функции. Для каждой части, которая зависит от структуры, передайте указатель на функцию.

  map_generic.c
  
  int map_generic_insert(void *m, void *key, void *data,
      void (*assign_key_and_data)(void *, void *, void *, void *),
      void (*get_root)(void *))
  {
      // create node
      assign_key_and_data(m, node, key, data);
      root = get_root(m);
      // add to tree starting from root
      // rebalance from node to root
      // etc
  }
  
  map.c
  
  static void assign_key_and_data(void *m, void *node, void *key, void *data)
  {
      map_node *n = node;
      n->key = key;
      n->data = data;
  }
  
  static map_node *get_root(void *m)
  {
      return ((map *)m)->root;
  }
  
  int map_insert(map *m, void *key, void *data)
  {
      map_generic_insert(m, key, data, assign_key_and_data, get_root);
  }
  
  mapc.c
  
  static void assign_key_and_data(void *m, void *node, void *key, void *data)
  {
      map_node *n = node;
      map_c *mc = m;
      memcpy(n->key, key, mc->key_size);
      memcpy(n->data, data, mc->data_size);
  }
  
  static map_node *get_root(void *m)
  {
      return ((mapc *)m)->root;
  }
  
  int mapc_insert(mapc *m, void *key, void *data)
  {
      map_generic_insert(m, key, data, assign_key_and_data, get_root);
  }
  

  Этот метод требует записи большего количества функций, которые можно было бы избежать в методе макросов (как вы можете видеть, код здесь длиннее) и не позволяет оптимизаторам встроить функции (поскольку они не видны для map_generic.c файл).

Итак, как бы вы начали реализовывать что-то вроде этого?

Примечание. Я написал код в форме вопроса о переполнении стека, поэтому извините меня, если есть незначительные ошибки.

Боковой вопрос: у кого-то есть лучшая идея для суффикса, который говорит, что "эта структура копирует данные вместо указателя"? Я использую c, который говорит "копии", но на английском может быть гораздо лучшее слово, о котором я не знаю.

---

Обновление:

У меня появилось третье решение. В этом решении записывается только одна версия map, которая хранит копию данных (mapc). Эта версия использовала бы memcpy для копирования данных. Другой map является интерфейсом к этому, принимая указатели void *key и void *data и отправляя &key и &data в mapc так, чтобы адрес, который они содержат, был скопирован (используя memcpy).

Это решение имеет недостаток, что нормальное назначение указателя выполняется memcpy, но оно полностью решает проблему в противном случае и очень чистое.

В качестве альтернативы можно реализовать только map и использовать дополнительный vectorc с mapc, который сначала копирует данные в вектор, а затем передает адрес map. Это имеет побочный эффект, что удаление из mapc будет либо значительно медленнее, либо оставить мусор (или потребовать от других структур повторного использования мусора).

---

Обновление 2:

Я пришел к выводу, что неосторожные пользователи могут использовать мою библиотеку так, как они пишут С++, копировать после копирования после копирования. Поэтому я отказываюсь от этой идеи и принимаю только указатели.