C에서 타입 안전한 제네릭 자료구조 만드는 방법

핵심 요약

• C에서 union을 사용해 타입 정보를 제네릭 자료구조와 연결함으로써 타입 안전한 제네릭 구현이 가능하다.
• 기존의 매크로 반복 포함 방식은 제네릭이지만 코드 중복을 야기하고, void * 포인터 사용은 타입 안전성을 잃는다.
• Flexible Array Member를 활용하면 노드와 데이터를 단일 메모리 할당으로 통합해 캐시 미스를 줄일 수 있다.
• union에 매개변수화된 타입의 payload 멤버를 선언하고, 삼항 연산자로 추가되는 항목이 리스트의 페이로드 타입과 일치하는지 강제할 수 있다.
• payload는 런타임에 사용되지 않고 컴파일 타임 타입 정보만 제공하며, union이므로 메모리를 소비하지 않는다.
• __typeof__() 매크로(C23 표준, Clang/GCC는 오래전부터 지원, MSVC 19.39+)를 사용하면 void * 반환값을 올바른 타입으로 캐스팅할 수 있다.
• 컴파일러별로 제약이 있는데, MSVC 구버전은 __typeof__()를 지원하지 않으므로 대신 삼항 연산자를 사용해야 한다.
• C 컴파일러는 구조적으로 동일한 타입도 별개 정의로 보아 오류를 발생시키므로, typedef를 사용하면 이 문제를 해결할 수 있다.
• 이 기법은 해시맵처럼 여러 관련 타입을 가진 자료구조에도 적용 가능하며, 구현 예제는 저자의 뉴스레터에서 다운로드할 수 있다.