C11 の _Generic の罠

C言語アドベントカレンダー の 12/18 が空いていたので、あわてて小さな記事を書いてみた。

正直いって、仕事で C11 を使ったことはないし、趣味で書くことも殆どない。
でも、_Generic は面白そうだと思っていたので軽く調べてみたら、罠に気づいたので記しておく。

まずはソースコード。

c11

#include <stdio.h>

static inline void
show_int( int x ){  printf( "int: %d\n", x );  }

static inline void
show_str( char const * x ){  printf( "str: %s\n", x );  }

static inline void
show_char( char x ){  printf( "char: %c\n", x );  }

static inline void
show_bool( _Bool x ){  printf( "bool: %s\n", (x ? "true" : "false" ));  }

#define show(X) _Generic((X), \
  int: show_int, \
  char *: show_str, \
  char: show_char )(X)

int main(){
  show( 123 ); //=> int: 123
  show( "foo" ); //=> str: foo (合法？)
  show( 'X' ); //=> int:88 ( 'X' は、char ではなくて int )
  show(  "X"[0] ); //=> char: X ( "X"[0] なら char になる )
  show( 0==0 ); //=> int: 1 ( 0==0 は、_Bool ではなくて int )
  enum{ hoge = 456 };
  show( hoge ); // int: 456 ( 意外と int になる。合法？ )
  struct S{ int i:2; char ch:7 };
  struct S s={1,33};
  show( s.i ); // clang だと「int: 1」。gcc-8 だとエラー
  show( s.ch ); // clang だと「char: !」。gcc-8 だとエラー
  return 0;
}

確認は、clang と gcc で行った。バージョンは下表の通り：

コンパイラ	バージョン
clang	Apple LLVM version 10.0.0 (clang-1000.11.45.5)
gcc	gcc-8 (Homebrew GCC 8.2.0) 8.2.0

いずれも macOS Mojave 上。

文字列

"foo" は char * ではなく char[4] だと思うんだけど、char * を選択してくれる。便利だとは思うけど、正しいのかどうかはよくわからない。

詳しくは コメント参照。

文字

'X' は、C言語では char ではなく、int である。だから show('X') は show_int を選ぶ。show_char にするためには show((char)'X') などとする必要がある。

比較演算

比較演算の結果は _Bool ではなく、int になる。だから、show(0==0) は、show_int を選ぶ。show_bool にするためには show((_Bool)(0==0)) などとする必要がある。

enum

enum{ hoge=456 }; の hoge を渡すと意外とエラーにならず、 show_int が選択される。合法なのかなぁ。

ビットフィールド

ビットフィールドを渡したときの動作は clang と gcc-8 で異なっている。

clang は int i:2 で定義されているものは int に。 char ch:7 で定義されているものは char に割り振られる。正しそうな感じ。

gcc-8 の場合、show( s.i ) の行は

'_Generic' selector of type 'signed char:2' is not compatible with any association

というエラーに。
show( s.ch ) の行は

'_Generic' selector of type 'signed char:7' is not compatible with any association

というエラーになる。
両方とも、いやそんな型書いてないよ、という気分になる。あんまり正しそうな気がしない。clang の勝ちかなぁ。

そんなわけで

そんなわけで、もう時間もないのでこんなところで。

_Generic は割と楽しそうだと思うけど、型に無頓着な言語仕様との相性が微妙に悪くて心配な感じ。二項変換との組み合わせとか、16進数が int になるのか unsigned int になるのかとか、難しいよね。

多重 _Generic とかをキメてへんなライブラリを作りたいような気もするけど、そもそも C11 を書く機会がないんだよなぁ。