Wäre es möglich, der C-Sprache Typinferenz hinzuzufügen?

Question 1

Nehmen wir an, wir erstellen eine Neuimplementierung von C, mit dem einzigen Unterschied, dass Typen abgeleitet werden. Speicherklassen und Modifikatoren müssten noch angegeben werden (const, static, strict usw.), und beschränken wir unsere Aufmerksamkeit zunächst auf C-Programme mit einzelnen Dateien. Könnte es gemacht werden? Was sind die größten Hindernisse?

Einige Gedanken darüber, was Probleme bei der Typinferenz verursachen könnte

Strukturen mit demselben Feldnamen müssten manuell disambiguiert werden
Gleiches gilt für Gewerkschaften mit denselben Feldnamen
Casts würden wahrscheinlich eine „von“-Anmerkung benötigen, so etwas wie
```
var i = (uint32_t -> uint64_t) *some_pointer;
```

Diese Probleme würden ein wenig Benutzeranmerkung erfordern, sollten aber nicht zu belastend sein. Gibt es ein Killerproblem, das diese Idee zunichte macht?

Bearbeiten: Zur Klarstellung: Ich spreche nicht über das Hinzufügen von Generika oder parametrischem Polymorphismus, sondern nur über die Typinferenz für vorhandene C-Typen.

Bearbeiten 2014: Jeder, der sich für dieses Konzept interessiert, sollte es sich ansehen Rost

Question 2

GCC 5.1 unterstützt:

__auto_type Erweiterung, analog C++11 auto
typeof Erweiterung, analog zu C++11 decltype
```
/* Same as: double j = 0.5; */
typeof(1 + 0.5) j = 0.5;
assert(j == 0.5);
```
Beispiel für einen Linux-Kernel: Wie funktioniert das Typecheck-Makro aus dem Linux-Kernel?
_Generic C11-Schlüsselwort: Syntax und Beispielverwendung von _Generic in C11
```
__auto_type i = 1;
assert(_Generic((i), int: 1, default: 0));
```

Question 3

C fördert einige Typen automatisch, was die Sache komplizierter macht. Um jedoch funktionsfähig zu sein, müssen Sie einige zusätzliche Unterschiede zu C in seiner jetzigen Form aufweisen: Derzeit unterstützt der Standard in gewissem Umfang noch ältere K&R-C-Programme, und das erfordert, dass nicht spezifizierte Typen auf besondere Weise behandelt werden. (Siehe z. B. die Regeln für Funktionsparameter bei fehlenden Prototypen. Früher war es auch möglich, Funktionen und Variablen mit anzugeben NEIN Typ, und sie würden standardmäßig verwendet werden (int). (Wie für Variablen? Nur Speicherklasse. static foo;)) Die gesamte veraltete Typbehandlung müsste entfernt werden, bevor ein neuer impliziter Typmechanismus hinzugefügt werden könnte.

Question 4

Um Typen polymorpher Funktionen abzuleiten, wären dramatische Erweiterungen des C-Typ-Systems erforderlich. Beispiel

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

Dieser Code muss mit jedem Zeiger auf eine Struktur (oder eine Union) mit a funktionieren next Feld. Sie könnten den Zeilenpolymorphismus ausprobieren, aber zumindest muss Ihr neues Typsystem weitaus ausdrucksvoller sein als das C-Typsystem.

Ein weiteres drängendes Problem ist die Überlastung + Betrieb. Welcher Typ ist standardmäßig aktiviert? Möchten Sie, dass es bei einem beliebigen numerischen Typ wie Haskell oder C++ überladen wird? Wenn ja, weitere große Erweiterungen des Typsystems.

Die größere Lektion ist Tu das nicht. Die Vorzüge von C (als Sprache, abgesehen von den vielen guten APIs, die in C verfügbar sind) sind

Sie haben die volle Kontrolle über die Darstellung Ihrer Daten.
Jeder, der den Quellcode untersucht, kann den Zeit- und Platzaufwand leicht vorhersagen.

Diese Agenda ist nicht wirklich mit Polymorphismus kompatibel, und Polymorphismus ist ein Hauptvorteil der Typinferenz. Wenn Sie Typrückschluss wünschen, wählen Sie eine der vielen guten Sprachen (F#, Haskell, ML), die ihn nativ unterstützen.

Question 5

In C gibt es komplizierte Regeln für die Typförderung und -konvertierung, die Menschen verwirrend finden, selbst wenn sie die Typen, mit denen sie es zu tun haben, tatsächlich sehen können. Ich vermute, dass selbst wenn C Typinferenz hätte, es notwendig wäre, bei jeder dritten Funktion Typen zu deklarieren, um lächerliche Fehler zu vermeiden.

Question 6

Es ist möglich manche Typinferenz in C. Schauen Sie sich dieses Tool an: http://cuda.dcc.ufmg.br/psyche-c. Sie können dort einen Teil eines Programms eingeben und die fehlenden Typdeklarationen werden wiederhergestellt. Wenn wir es zum Beispiel mit einer Variation von Normans Programm füttern:

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

Dann findet psyche-c diese Erklärungen:

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

Diese Art der Typrekonstruktion ist beispielsweise für die Codevervollständigung nützlich.

Question 7

Einige Situationen, in denen abgeleitete Typen meiner Meinung nach nicht verwendet werden konnten:

Zeiger benötigen einen bestimmten Typ
Arrays benötigen einen bestimmten Typ
Funktionsparameter benötigen einen Typ

Ich denke, es könnte in einigen Fällen funktionieren, hauptsächlich bei einfachen lokalen Variablen.

Selbst etwas so Einfaches wie die Berechnung einer Prüfsumme benötigt einen bestimmten Typ

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

Für eine begrenzte Nutzung wäre das machbar.