接口概念

本课属于 Coddy C 学习旅程的“面向对象编程”单元。第 40 课，共 61 课。

到目前为止，我们的结构体都把数据和行为混在一起了，比如名称和函数指针放在一起。但如果结构体只包含函数指针呢？这样就能创建出一种强大的东西：接口。

接口定义了有哪些操作可用，但不指定它们如何工作。它是一份契约，说明“任何实现此接口的对象都必须提供这些函数。”

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

typedef struct {
    LogFunc log;
} ILogger;

ILogger 结构体只包含一个函数指针。它本身没有任何数据，只描述行为。“I” 前缀是一种常见约定，表示这是一个接口。

任何接受 ILogger 的代码都不关心日志消息会发送到哪里。它可以输出到控制台、写入文件，或通过网络发送数据。调用方只知道可以调用 log：

void process(ILogger* logger, const char* msg) {
    logger->log(msg);  // 我们不知道它具体是怎么记录日志的。
}

这种分离是多态的本质。process 函数可以与任何日志记录器实现配合使用。你可以切换行为，而无需更改函数的代码。在下一课中，你将创建符合此接口契约的具体实现。

挑战

简单

让我们来构建一个 ICalculator 接口：这是一个只包含函数指针的结构体，用来定义任何计算器都必须支持哪些操作，而不指定这些操作如何实现。

你需要创建两个文件来组织代码：

calculator.h：在这里定义接口。创建一个名为 BinaryOp 的函数指针类型，它接受两个 int 参数并返回一个 int。然后定义一个 ICalculator 结构体，其中只包含两个函数指针：operate（类型为 BinaryOp）和 describe（一个不接受参数且不返回值的函数指针）。这个结构体纯粹是一个接口，不包含数据，只定义行为。
main.c：包含头文件，并实现能够满足该接口的具体函数：
- add：返回两个整数的和
- multiply：返回两个整数的乘积
- describe_add：输出 Addition
- describe_multiply：输出 Multiplication
然后创建一个 ICalculator 实例，根据输入为它连接相应的函数，并使用它执行计算。

程序会接收 3 个输入：两个整数和一个操作代码（1 表示加法，2 表示乘法）。

根据操作代码，为 ICalculator 连接相应的一对函数。然后通过接口调用 describe 输出操作名称，接着调用 operate 进行计算并输出结果。

输入为 5、3 和 1 时的示例输出：

Addition
8

输入为 4、7 和 2 时的示例输出：

Multiplication
28

关键在于，ICalculator 结构体定义了一份契约：使用它的代码可以调用 describe 和 operate，而不需要知道具体连接的是哪些函数。记得在头文件中使用包含保护。

亲手试试

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

// TODO：实现 add 函数
// 返回两个整数的和


// TODO：实现 multiply 函数
// 返回两个整数的乘积


// TODO：实现 describe_add 函数
// 打印 "Addition"


// TODO：实现 describe_multiply 函数
// 打印 "Multiplication"


int main() {
    int num1, num2, op_code;
    scanf("%d", &num1);
    scanf("%d", &num2);
    scanf("%d", &op_code);
    
    // TODO：创建一个 ICalculator 实例
    
    
    // TODO：根据 op_code（1 表示 add，2 表示 multiply），
    // 为计算器配置相应的函数
    
    
    // TODO：通过接口调用 describe
    
    
    // TODO: 通过接口调用 operate，并打印结果
    
    
    return 0;
}