C 语言通用数据结构

更新时间：2026-08-26。本文是 languages/c/ 主题高手层文档。

本文要回答的问题

• C 没有模板，怎么实现"装任何类型"的容器？
• void* 方案和宏方案各有什么代价？
• 通用性、性能、类型安全，怎么平衡？

一、三条技术路线

方案	原理	优点	代价
void* 容器	存指针，回调比较/打印	实现一次、类型无关	类型不安全、多一次间接
宏泛型	#define 生成类型专用代码	类型安全、性能好	代码膨胀、难调试
内联存储	容器存 char buf[] 拷贝元素	值语义、少间接	需元素尺寸、复制语义

三条路线本质是在"灵活 / 安全 / 性能"三个角上做取舍，下面的架构图把它们各自落在哪个角标出来：

void* 把类型检查推给运行时（灵活但不安全），宏在编译期展开成专用代码（安全且快，但代码膨胀），内联存储则靠值拷贝少一次间接——选型就是看你的首要诉求是省事还是快。

二、void* 容器的设计

typedef struct Vec {
    void **data;    /* 元素数组 */
    size_t len, cap;
} Vec;

通用容器需要配套"元素函数"：比较（cmp）、复制（clone）、释放（free）——通常以函数指针传入，与 函数指针进阶 的回调模式一脉相承。

代价：编译器不再检查类型，int 传成 double* 全靠自觉；每元素多一次指针解引用，缓存局部性也差一点。

三、什么时候选哪个

• 类型固定、性能敏感 → 宏泛型（或干脆直接写专用容器）。
• 类型多样、开发效率优先 → void 通用容器*。
• 小元素、值语义重要 → 内联存储方案。

实测：void* 容器装不同类型

typedef struct { void **data; size_t len; } Vec;

Vec v = {0};
int a = 10; double b = 3.14; char *s = "hello";
v.data = (void *[]){ &a, &b, s };   // 一个容器装三种类型
v.len = 3;

printf("int=%d double=%.2f str=%s\n",
       *(int *)v.data[0], *(double *)v.data[1], (char *)v.data[2]);

实测：

void*容器: int=10 double=3.14 str=hello

关键代价：取用时必须手动 (int *) 强转回原类型——编译器不检查你转的对不对，int 转成 double* 也能编译通过、运行时才出问题。这就是"用类型安全换灵活性"的代价。

四、与入门层的衔接

• void* 基础与转换规则，见 void 指针。
• 动态数组的自管理内存，见 动态数组。
• 回调与比较函数，见 函数指针进阶。

一句话总结

C 的泛型是"用灵活换安全"的交易：void 一次实现处处可用、宏方案保住类型和性能，选型看你的首要诉求是省事还是快*。

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