是否可以在C语言中添加类型推断？

Question

比方说，我们创建了 C 的重新实现，唯一的区别是 类型是推断出来的。存储类和修饰符仍然需要 给定（const、static、restrict 等），让我们将注意力限制在单个 暂时归档 C 程序。能做到吗？主要有哪些 障碍？

关于可能导致类型推断问题的一些想法

• 具有相同字段名称的结构需要手动消除歧义
• 对于具有相同字段名称的联合也是如此

• 强制转换可能需要“from”注释，例如

  var i = (uint32_t -> uint64_t) *some_pointer;
  

这些问题需要一些用户注释，但不应该太多 繁重的，是否有一些致命的问题让这个想法从水中消失？

编辑：澄清一下，我不是在谈论添加泛型或多态性，只是对现有 C 类型进行类型推断。

编辑 2014：任何对这个概念感兴趣的人都可能想研究一下 Rust

Answer 1

GCC 5.1 支持：

• __auto_type

  扩展，类似 C++11

  auto

• typeof

  扩展，类似于 C++11

  decltype

  /* Same as: double j = 0.5; */
  typeof(1 + 0.5) j = 0.5;
  assert(j == 0.5);
  

  Linux 内核示例：Linux 内核中的类型检查宏如何工作？

• _Generic

  C11 关键字：C11 中 _Generic 的语法和示例用法

  __auto_type i = 1;
  assert(_Generic((i), int: 1, default: 0));
  

Answer 2

C 自动提升某些类型，这使事情变得复杂。 但为了可行，您需要与 C 存在一些额外的差异：目前，该标准仍然在某种程度上支持旧版 K&R C 程序，并且这要求以特定方式处理未指定的类型。 （例如，参见没有原型的函数参数规则。过去也可以用 no 类型指定函数和变量，并且它们将默认为

(int)

。（变量如何？存储仅类。

static foo;

））在添加新的隐含类型机制之前，必须删除所有这些遗留类型处理。

Answer 3

要推断多态函数的类型需要对 C 类型系统进行大量扩展。 示例

length(p) {
  if (p == NULL) return 0;
  else return 1 + length(p->next);
}

此代码必须适用于任何指向具有

next

字段的结构（或联合）的指针。 您可以检查行多态性，但至少，您的新类型系统必须比 C 类型系统更具表现力。

另一个紧迫的问题是超载

+

运行。 默认是什么类型？ 您是否希望它在任何数字类型上重载，例如 Haskell 或 C++？ 如果是这样，请对类型系统进行更大的扩展。

更大的教训是不要这样做。 C 的优点（作为一种语言，除了 C 中提供的许多优秀 API 之外）是

• 您可以完全控制数据的表示。
• 任何检查源代码的人都可以轻松预测时间和空间成本。

这个议程与多态性并不真正兼容，而多态性是类型推断的主要好处。 如果您想要类型推断，请选择多种原生支持它的优秀语言（F#、Haskell、ML）之一。

Answer 4

C 有一套关于类型提升和转换的复杂规则，即使人们实际上可以看到他们正在处理的类型，也会感到困惑。我怀疑即使 C 有类型推断，也有必要声明类型以防止每隔三个函数出现可笑的错误。

Answer 5

可以在 C 中进行 some 类型推断。请查看此工具：http://cuda.dcc.ufmg.br/psyche-c。您可以在那里键入程序的一部分，它将重建丢失的类型声明。例如，如果我们向它提供诺曼程序的变体：

int length(T p) {
  if (p == NULL) return 0;
  else return 1 + length(p->next);
}

然后 psyche-c 找到这些声明：

#include <stdint.h>
#define NULL ((void*)0)
typedef int bool;
bool false = 0;
bool true = 1;
typedef  struct T {struct T* next;}* T;

这种类型重构对于代码完成等很有用。

Answer 6

我认为无法使用推断类型的某些情况：

• 指针需要明确的类型
• 数组需要明确的类型
• 函数参数需要类型

我认为它可以适用于几种情况，主要是简单的局部变量。

即使像计算校验和这样简单的事情也需要一个明确的类型

crc8 = 0x00; /* 8 bits; cf uint8_t crc8 = 0; */
crc32 = 0x00000000; /* 32 bits; cf uint32_t crc32 = 0; */

可以做到，但用途有限。