Обобщенная обертка

Часть раздела Объектно-ориентированное программирование путешествия по C на Coddy. Урок 50 из 61.

Одного void* достаточно, чтобы хранить любые data, но у него есть критический недостаток: вы теряете представление о том, какой тип он содержит. Чтобы создавать действительно полезные универсальные контейнеры, нам нужно объединить указатель на data с информацией о типе. Здесь на помощь приходит паттерн Generic Wrapper.

Идея проста: создайте struct, который объединяет void* с enum, определяющим сохранённый тип. Таким образом, оболочка всегда знает, как интерпретировать свои contents.

typedef enum {
    TYPE_INT,
    TYPE_STRING
} DataType;

typedef struct {
    void* data;
    DataType type;
} Wrapper;

При хранении data вы выделяете memory для фактического значения и записываете его тип. При извлечении вы проверяете тип перед приведением:

Wrapper wrap_int(int value) {
    int* p = malloc(sizeof(int));
    *p = value;
    return (Wrapper){ .data = p, .type = TYPE_INT };
}

void print_wrapper(Wrapper* w) {
    if (w->type == TYPE_INT) {
        printf("%d\n", *(int*)w->data);
    } else if (w->type == TYPE_STRING) {
        printf("%s\n", (char*)w->data);
    }
}

Этот шаблон является основой для создания типобезопасных универсальных контейнеров в C. enum действует как тег типа времени выполнения, позволяя вашему коду безопасно принимать решения о том, как обрабатывать сохранённые данные.

Задание

Легко

Давайте создадим типобезопасную Generic систему оболочек, которая может хранить либо integer, либо string, отслеживая, какой тип она содержит, чтобы мы могли безопасно извлечь и вывести data позже.

Вы организуете свой код в трёх файлах:

wrapper.h: Define перечисление DataType со значениями TYPE_INT и TYPE_STRING. Затем Define структуру Wrapper, которая объединяет указатель void* на data с полем типа DataType. Declare прототипы function для создания оболочек и вывода их contents.
wrapper.c: Implement функциональность оболочки:
- wrap_int: принимает integer, выделяет для него memory, сохраняет значение и возвращает Wrapper с подходящей меткой типа
- wrap_string: принимает string (char*), выделяет memory и копирует string, а затем возвращает Wrapper с меткой типа string
- print_wrapper: проверяет метку типа и соответствующим образом выводит data (integer как есть, string как есть)
- free_wrapper: освобождает dynamicaly выделенные data внутри оболочки
main.c: Объедините всё вместе. Считайте индикатор типа (i для integer, s для string), за которым следует значение. Создайте подходящую оболочку, выведите её contents и освободите memory.

Ваша программа получит два входных значения:

Индикатор типа: i для integer или s для string
Значение, которое нужно обернуть

Пример вывода, если входными значениями являются i и 42:

Пример вывода, если входными значениями являются s и Hello:

Hello

Пример вывода, если входными значениями являются i и -100:

-100

Пример вывода, если входными значениями являются s и Generic Programming:

Generic Programming

Не забудьте использовать include guards в файле заголовка. Для копирования string выделите достаточно места для string вместе с null-терминатором, используя strlen и strcpy.

Попробуйте сами

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include "wrapper.h"

int main() {
    char type;
    scanf("%c", &type);
    getchar(); // поглотить перевод строки
    
    Wrapper w;
    
    if (type == 'i') {
        int value;
        scanf("%d", &value);
        // TODO: Создать целочисленную обёртку с помощью wrap_int
        
    } else if (type == 's') {
        char str[256];
        fgets(str, sizeof(str), stdin);
        // Удалить завершающий перевод строки, если он есть
        str[strcspn(str, "\n")] = '\0';
        // TODO: Создать строковую обёртку с помощью wrap_string
        
    }
    
    // TODO: Вывести содержимое обёртки с помощью print_wrapper
    
    // TODO: Освободить память обёртки с помощью free_wrapper
    
    return 0;
}