Khởi tạo trên ngăn xếp

Thuộc phần Lập trình hướng đối tượng trong hành trình C của Coddy. Bài học 14 trên 61.

Không phải đối tượng nào cũng cần được cấp phát trên heap. Khi một struct nhỏ và có vòng đời ngắn, cấp phát nó trên stack sẽ đơn giản và nhanh hơn: không cần malloc, không cần free, không có nguy cơ rò rỉ bộ nhớ.

Thay vì trả về một con trỏ, hàm tạo có thể trả về struct theo giá trị. Toàn bộ struct sẽ được sao chép cho bên gọi:

typedef struct {
    int x;
    int y;
} Point;

Point create_point(int x, int y) {
    Point p;
    p.x = x;
    p.y = y;
    return p;
}

Bên gọi nhận được một bản sao đã được khởi tạo đầy đủ:

Point origin = create_point(0, 0);
Point cursor = create_point(100, 50);
printf("Cursor: (%d, %d)\n", cursor.x, cursor.y);

Không có con trỏ, không cần dọn dẹp. Khi origin và cursor ra khỏi phạm vi, chúng sẽ tự động bị hủy.

Cách này phù hợp nhất với các struct nhỏ không có thành viên được cấp phát động. Với các đối tượng lớn hơn hoặc chứa con trỏ đến bộ nhớ heap, cách dùng mẫu hàm khởi tạo với malloc vẫn là lựa chọn tốt hơn.

Thử thách

Dễ

Hãy tạo một module Temperature để tạo các giá trị nhiệt độ trên stack bằng hàm nhà máy. Khác với các hàm khởi tạo dựa trên heap trong những bài học trước, cách này trả về struct theo giá trị: không dùng malloc, không dùng free, chỉ cấp phát đơn giản và hiệu quả trên stack.

Bạn sẽ tạo ba tệp:

temperature.h: Khai báo struct Temperature với hai thành viên: double celsius và char scale (để lưu 'C' cho độ Celsius). Đồng thời khai báo hai hàm:
- create_temperature: nhận một giá trị double và trả về struct Temperature theo giá trị (không phải con trỏ!)
- temperature_to_fahrenheit: nhận một const Temperature * và trả về nhiệt độ tương đương theo độ Fahrenheit dưới dạng double
Dùng include guard với ký hiệu TEMPERATURE_H.
temperature.c: Triển khai cả hai hàm. Hàm nhà máy của bạn cần tạo một biến Temperature cục bộ, khởi tạo các trường của biến (đặt scale thành 'C') rồi trả về biến đó. Công thức chuyển đổi là: fahrenheit = celsius * 9.0 / 5.0 + 32.0
main.c: Dùng hàm nhà máy để tạo giá trị nhiệt độ và hiển thị cả giá trị Celsius lẫn Fahrenheit.

Bạn sẽ nhận một đầu vào: nhiệt độ theo độ Celsius (dưới dạng double).

Trong tệp chính, dùng create_temperature để tạo struct Temperature với giá trị đã cho. Sau đó in ra giá trị Celsius ban đầu và giá trị tương đương theo độ Fahrenheit.

In đầu ra theo định dạng sau:

Celsius: {celsius}
Fahrenheit: {fahrenheit}

Dùng %.2f cho cả hai giá trị để hiển thị hai chữ số thập phân.

Ví dụ, với đầu vào 25.0, đầu ra sẽ là:

Celsius: 25.00
Fahrenheit: 77.00

Hãy chú ý cách làm này gọn gàng như thế nào. Bạn nhận được một struct đã khởi tạo đầy đủ mà không cần lo lắng về việc quản lý bộ nhớ. Khi biến Temperature của bạn ra khỏi phạm vi, nó sẽ tự động được dọn dẹp.

Tự làm thử

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

int main() {
    double celsius_input;
    scanf("%lf", &celsius_input);
    
    // TODO: Dùng create_temperature để tạo một cấu trúc Temperature
    
    // TODO: In giá trị Celsius theo định dạng %.2f
    
    // TODO: Dùng temperature_to_fahrenheit để chuyển đổi và in giá trị Fahrenheit
    
    return 0;
}