Концепция интерфейсов

Часть раздела Объектно-ориентированное программирование путешествия по C на Coddy. Урок 40 из 61.

До сих пор наши структуры объединяли данные и поведение: например, имя вместе с указателем на функцию. Но что, если структура содержала бы только указатели на функции? Это создаёт нечто мощное: interface.

Интерфейс определяет какие операции доступны, не уточняя, как они работают. Это контракт, в котором говорится: «любой объект, реализующий этот интерфейс, должен предоставлять эти functions».

typedef void (*LogFunc)(const char* message);

typedef struct {
    LogFunc log;
} ILogger;

Структура ILogger содержит только указатель на function. У неё нет собственных данных. Она исключительно описывает поведение. Префикс «I» — это распространённое соглашение, указывающее, что это interface.

Любой код, принимающий ILogger, не заботится о том, куда попадает сообщение журнала. Оно может выводиться в консоль, записываться в файл или отправляться по сети. Вызывающий код лишь знает, что может вызвать log:

void process(ILogger* logger, const char* msg) {
    logger->log(msg);  // Мы не знаем, КАК он логирует
}

Это разделение — сущность полиморфизма. Функция process работает с любой реализацией logger. Можно менять поведение, не изменяя код функции. На следующем уроке ты создашь конкретные реализации, которые выполняют условия этого контракта interface.

Задание

Легко

Давайте создадим интерфейс ICalculator: структуру, содержащую только указатели на functions и определяющую, какие операции должен поддерживать любой калькулятор, не указывая, как именно они работают.

Вы создадите два файла, чтобы организовать свой код:

calculator.h: определите интерфейс здесь. Создайте тип указателя на function с именем BinaryOp, который принимает два параметра типа int и возвращает int. Затем определите структуру ICalculator, содержащую только два указателя на functions: operate (типа BinaryOp) и describe (указатель на function, которая не принимает параметров и ничего не возвращает). Эта структура является исключительно интерфейсом. Она не содержит данных, только поведение.
main.c: подключите заголовочный файл и реализуйте конкретные functions, которые могут соответствовать интерфейсу:
- add: возвращает сумму двух integers
- multiply: возвращает product двух integers
- describe_add: выводит Addition
- describe_multiply: выводит Multiplication
Затем создайте экземпляр ICalculator, настройте его на основе входных данных и используйте его для выполнения вычисления.

Ваша программа получит три входных значения: два integers и код операции (1 для сложения, 2 для умножения).

В зависимости от кода операции свяжите ICalculator с соответствующей парой functions. Затем вызовите describe через интерфейс, чтобы вывести название операции, после чего вызовите operate, чтобы вычислить и вывести result.

Пример вывода, если входные данные — 5, 3 и 1:

Addition
8

Пример вывода, если входные данные — 4, 7 и 2:

Multiplication
28

Главная идея заключается в том, что структура ICalculator определяет контракт: любой код, использующий её, know, что может вызвать describe и operate, не зная, какие именно functions подключены. Не забудьте использовать защиту от повторного включения в заголовочном файле.

Попробуйте сами

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

// TODO: Реализуйте функцию add
// Возвращает сумму двух целых чисел


// TODO: Реализуйте функцию multiply
// Возвращает произведение двух целых чисел


// TODO: Реализуйте функцию describe_add
// Выводит "Addition"


// TODO: Реализуйте функцию describe_multiply
// Prints "Multiplication"


int main() {
    int num1, num2, op_code;
    scanf("%d", &num1);
    scanf("%d", &num2);
    scanf("%d", &op_code);
    
    // TODO: Создайте экземпляр ICalculator
    
    
    // TODO: На основе op_code (1 для add, 2 для multiply),
    // свяжите калькулятор с соответствующими функциями
    
    
    // TODO: Вызовите describe через интерфейс
    
    
    // TODO: Вызовите operate через интерфейс и выведите результат
    
    
    return 0;
}