Funktionszeiger in Structs

Teil des Abschnitts Objektorientierte Programmierung der C-Journey von Coddy. Lektion 38 von 61.

Bisher haben wir Funktionszeiger als eigenständige Variablen verwendet oder sie als Argumente übergeben. Der nächste Schritt in Richtung Polymorphie besteht darin, einen Funktionszeiger direkt in eine Struktur einzubetten und der Struktur dadurch ihr eigenes Verhalten zu geben.

Wenn eine Struktur einen Funktionszeiger enthält, kann jede Instanz eine andere Funktion enthalten. Das bedeutet, dass sich zwei Objekte desselben Typs unterschiedlich verhalten können, wenn du ihren Funktionszeiger aufrufst:

typedef void (*PrintFunc)(const char*);

typedef struct {
    const char* name;
    PrintFunc print;  // Funktionszeiger als Member
} Printer;

Die Struktur Printer hat jetzt zwei member: Daten (name) und Verhalten (print). Um sie zu verwenden, weist du dem pointer während der Initialisierung eine Funktion zu:

void loud_print(const char* msg) {
    printf("!!! %s !!!\n", msg);
}

int main() {
    Printer p;
    p.name = "Alert";
    p.print = loud_print;
    
    p.print("Hello");  // Ausgabe: !!! Hello !!!
    return 0;
}

Beachte, wie wir die Funktion über die Struktur aufrufen: p.print("Hello"). Das sieht bemerkenswert ähnlich aus wie der Aufruf einer Methode auf einem Objekt in anderen Sprachen. Die Struktur enthält sowohl ihre Daten als auch die Funktion, die auf ihnen operiert.

Dieses Muster bildet die Grundlage des Polymorphismus in C: Verschiedenen Instanzen können unterschiedliche Funktionen zugewiesen werden, wodurch sich aus demselben Strukturtyp unterschiedliche Verhaltensweisen ergeben.

Aufgabe

Einfach

Erstelle ein Notifier-System, das demonstriert, wie Structs ihr eigenes Verhalten mithilfe von Funktionszeigern enthalten können.

Du erstellst zwei Dateien, um deinen Code zu organisieren:

notifier.h: Definiere einen Funktionszeigertyp namens NotifyFunc, der einen const char*-Parameter entgegennimmt und nichts zurückgibt. Definiere anschließend ein Notifier-Struct, das einen name (einen const char*) und einen notify-Funktionszeiger vom Typ NotifyFunc enthält.
main.c: Binde deinen Header ein und implementiere zwei Benachrichtigungsfunktionen:
- alert_notify: Gibt die Nachricht im Format [ALERT] message aus.
- info_notify: Gibt die Nachricht im Format [INFO] message aus.
Erstelle anschließend eine Notifier-Instanz, verknüpfe abhängig von der Eingabe die passende Funktion und rufe die Benachrichtigung über den Funktionszeiger des Structs auf.

Dein Programm erhält zwei Eingaben: einen Benachrichtigungstyp (1 für Alarm, 2 für Information) und eine anzuzeigende Nachricht.

Weise abhängig vom Typ die entsprechende Funktion dem Member notify deines Notifiers zu und rufe sie anschließend über das Struct auf, um die Nachricht anzuzeigen.

Beispielausgabe, wenn der Typ 1 und die Nachricht "System starting" ist:

[ALERT] System starting

Beispielausgabe, wenn der Typ 2 und die Nachricht "All systems normal" ist:

[INFO] All systems normal

Denke daran, Include-Guards in deiner Header-Datei zu verwenden und die Funktion über den Struct-Member aufzurufen: n.notify(message)

Probier es selbst

#include <stdio.h>
#include "notifier.h"

// TODO: Implementiere die Funktion alert_notify
// Sollte ausgeben: [ALERT] message


// TODO: Implementiere die Funktion info_notify
// Sollte ausgeben: [INFO] message


int main() {
    int type;
    char message[256];
    
    // Eingabe lesen
    scanf("%d", &type);
    getchar(); // Zeilenumbruch konsumieren
    fgets(message, sizeof(message), stdin);
    
    // Abschließenden Zeilenumbruch aus message entfernen, falls vorhanden
    int len = 0;
    while (message[len] != '\0') len++;
    if (len > 0 && message[len-1] == '\n') message[len-1] = '\0';
    
    // TODO: Erstelle eine Notifier-Instanz
    
    
    // TODO: Basierend auf type (1 für alert, 2 für info),
    // weise die entsprechende Funktion dem notify-Member des Notifiers zu
    
    
    // TODO: Rufe die Benachrichtigung über den Funktionszeiger des Structs auf
    // Verwende: n.notify(message)
    
    
    return 0;
}