Konstruktor-Muster

Teil des Abschnitts Objektorientierte Programmierung der C-Journey von Coddy. Lektion 12 von 61.

In Sprachen wie Java oder C++ erstellst du Objekte mithilfe von Konstruktoren: speziellen Funktionen, die automatisch Speicher reservieren und Felder initialisieren. C verfügt über keine solche Funktion, aber wir können sie mit einem einfachen Muster simulieren: einer create_-Funktion.

Eine Konstruktorfunktion in C führt typischerweise drei Dinge aus: Sie reserviert Speicher mit malloc, initialisiert alle Felder mit den richtigen Werten und gibt einen Zeiger auf das neue Objekt zurück:

typedef struct {
    char *name;
    int age;
} Person;

Person *create_person(const char *name, int age) {
    Person *p = malloc(sizeof(Person));
    p->name = malloc(strlen(name) + 1);
    strcpy(p->name, name);
    p->age = age;
    return p;
}

Die Funktion gibt einen Zeiger zurück, weil das Objekt auf dem Heap und nicht auf dem Stack lebt. Das bedeutet, dass es nach der Rückkehr der Funktion bestehen bleibt und frei weitergegeben werden kann. Der Aufrufer verwendet es so:

Person *alice = create_person("Alice", 30);
printf("%s is %d years old\n", alice->name, alice->age);

Beachte, wie der Konstruktor alle komplizierten Details handhabt: die Struktur zuzuweisen, Speicherplatz für den String zuzuweisen und die Daten zu kopieren. Der Aufrufer stellt einfach die Anfangswerte bereit und erhält ein sofort verwendbares Objekt. Dadurch wird die Logik zur Erstellung an einer Stelle gekapselt, was deinen Code übersichtlicher und weniger fehleranfällig macht.

Aufgabe

Einfach

Erstellen wir ein Book-Modul, das das Konstruktormuster verwendet, um Buchobjekte auf dem Heap zu erstellen. Du übst das Schreiben einer create_-Funktion, die die gesamte Speicherzuweisung und Initialisierung übernimmt und einen einsatzbereiten Zeiger zurückgibt.

Du wirst drei Dateien erstellen:

book.h: Deklariere eine Book-Struktur mit zwei Mitgliedern: char *title (ein Zeiger auf eine dynamisch zugewiesene Zeichenkette) und int pages. Deklariere außerdem eine Konstruktorfunktion create_book, die eine Titelzeichenkette und eine Seitenanzahl entgegennimmt und anschließend einen Zeiger auf ein neu erstelltes Book zurückgibt. Verwende Include-Guards mit dem Symbol BOOK_H.
book.c: Implementiere die Funktion create_book. Dein Konstruktor sollte Speicher für die Book-Struktur selbst zuweisen und anschließend separaten Speicher für die Titelzeichenkette reservieren (denke daran, das Nullterminierungszeichen zu berücksichtigen), den Titel in den neuen Speicher kopieren, das Feld pages setzen und den Zeiger auf das neue Book zurückgeben.
main.c: Verwende deinen Konstruktor, um ein Buch zu erstellen und seine Informationen anzuzeigen.

Du erhältst zwei Eingaben: den Buchtitel (eine Zeichenkette) und die Anzahl der Seiten (eine Ganzzahl).

Verwende in deiner Hauptdatei create_book, um mit den angegebenen Werten ein neues Buch zu erstellen, und gib anschließend seine Informationen in diesem Format aus:

Title: {title}
Pages: {pages}

Bei den Eingaben The C Programming Language und 272 würde die Ausgabe beispielsweise folgendermaßen aussehen:

Title: The C Programming Language
Pages: 272

Denke daran, dass dein Konstruktor die gesamte Erstellungslogik kapselt: Der Aufrufer stellt einfach die Anfangswerte bereit und erhält ein vollständig initialisiertes, sofort verwendbares Objekt.

Probier es selbst

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "book.h"

int main() {
    char title[256];
    int pages;
    
    // Eingabe lesen
    fgets(title, sizeof(title), stdin);
    // Zeilenumbruch entfernen, falls vorhanden
    for (int i = 0; title[i]; i++) {
        if (title[i] == '\n') {
            title[i] = '\0';
            break;
        }
    }
    scanf("%d", &pages);
    
    // TODO: Verwende create_book, um ein neues Buch mit den angegebenen Werten zu erstellen
    
    // TODO: Gib die Buchinformationen im erforderlichen Format aus:
    // Title: {title}
    // Pages: {pages}
    
    // TODO: Vergiss nicht, den allokierten Speicher freizugeben, wenn fertig
    
    return 0;
}