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    実開発に使われるC言語 [基礎から裏技まで] (3) Object-Oriented C その１ 継承

    C言語
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      zhengyu.chen
      最後に編集した時間zhengyu.chen

      CでもObject-Orientの手法でプログラミングすることができる。実作業の中でもこういった手法を多用されています。実際、CでObject-Orientationのプログラミングの実装方法はいくつがありますが、完全網羅することができませんが、個人の知っているいくつかの実装方法をこれから何Threadをかけて説明したいと思います。

      <1>. struct と ポインター変換の力を利用する
      まずは基底クラスを定義しましょう。

      // file ifcs_ooc_base_class.h: 基底クラスの定義

#ifndef IFCS_OOC_BASE_CLASS_H
#define IFCS_OOC_BASE_CLASS_H

#if defined (__cplusplus)
extern "C" {
#endif

typedef struct IfcsBaseClass_tag {
    int base;
} IfcsBaseClass;

#if defined (__cplusplus)
}
#endif

#endif  /* IFCS_OOC_BASE_CLASS_H */

      続いて、継承関係のサブクラスA, Bを定義しよう。

      // ifcs_ooc_class_a.h
#ifndef IFCS_OOC_CLASS_A_H
#define IFCS_OOC_CLASS_A_H

#include "ifcs_ooc_base_class.h"

#if defined (__cplusplus)
extern "C" {
#endif

typedef struct IfcsClassA_tag {
    IfcsBaseClass   *p_parent;
    int             a;
} IfcsClassA;

#if defined (__cplusplus)
}
#endif

#endif  /* IFCS_OOC_CLASS_A_H */

      // ifcs_ooc_class_b.h
#ifndef IFCS_OOC_CLASS_B_H
#define IFCS_OOC_CLASS_B_H

#include "ifcs_ooc_base_class.h"

#if defined (__cplusplus)
extern "C" {
#endif

typedef struct IfcsClassB_tag {
    IfcsBaseClass   *p_parent;
    float           b;
} IfcsClassB;

#if defined (__cplusplus)
}
#endif

#endif  /* IFCS_OOC_CLASS_B_H */

      以上で、基底クラスと、その２つのサブクラスの定義は完了した。
      で、これらをどう使うべきか？ここで、C言語の武器であるポインターの登場になります。

      使い方を見る前に、まず、クラスにメソッド(method)を追加しましょう。

      // file ifcs_ooc_base_class.h: 基底クラスの定義

#ifndef IFCS_OOC_BASE_CLASS_H
#define IFCS_OOC_BASE_CLASS_H

#if defined (__cplusplus)
extern "C" {
#endif

typedef struct IfcsBaseClass_tag {
    int base;

    void (*initialize)(struct IfcsBaseClass_tag* const self);
    void (*finalize)(struct IfcsBaseClass_tag* const self);
    void (*setVal)(struct IfcsBaseClass_tag* const self, int val);
    int (*getVal)(struct IfcsBaseClass_tag* const self);
} IfcsBaseClass;


extern
IfcsBaseClass*
IfcsBaseClass_create();


extern
void
IfcsBaseClass_destroy(
    IfcsBaseClass ** const self);


#if defined (__cplusplus)
}
#endif

#endif  /* IFCS_OOC_BASE_CLASS_H */

      // ifcs_ooc_base_class.c 基底クラスの実装
#include <string.h>
#include "ifcs_ooc_base_class.h"

/** static function declaration*/
static void IfcsBaseClass_initialize(IfcsBaseClass* const self);
static void IfcsBaseClass_finalize(IfcsBaseClass* const self);
static void IfcsBaseClass_setVal(IfcsBaseClass* const self, int val);
static int IfcsBaseClass_getVal(IfcsBaseClass* const self);

IfcsBaseClass*
IfcsBaseClass_create() {
    IfcsBaseClass *p_obj_base = NULL;

    if (NULL != (p_obj_base = (IfcsBaseClass*)malloc(sizeof(IfcsBaseClass)) )) {
        p_obj_base->initialize = IfcsBaseClass_initialize;
        p_obj_base->finalize   = IfcsBaseClass_finalize;
        p_obj_base->setVal     = IfcsBaseClass_setVal;
        p_obj_base->getVal     = IfcsBaseClass_getVal;
    }
    
    return p_obj_base;
}

void
IfcsBaseClass_destroy(
    IfcsBaseClass ** const self)
{
    if ((NULL != self) && (NULL != (*self))) {
        (*self)->finalize(*self);
        free(*self);
        *self = NULL;
    }
}

/** static function definitions */
static void IfcsBaseClass_initialize(IfcsBaseClass* const self)
{
    if (NULL != self) {
        self->base = -1;
    }
}
static void IfcsBaseClass_finalize(IfcsBaseClass* const self)
{
    if (NULL != self) {
        memset(self, 0x00, sizeof(IfcsBaseClass));
    }
}
static void IfcsBaseClass_setVal(IfcsBaseClass* const self, int val)
{
    if (NULL != self) {
        self->base = val;
    }
}
static int IfcsBaseClass_getVal(IfcsBaseClass* const self)
{
    if (NULL != self) {
        return self->base;
    }
    return -1;
}

      続いて、ClassAとClassBに対してもメソッドを追加する。

      // ifcs_ooc_class_a.h , クラスAの定義、defineマクロやincludeなどを省略した
typedef struct IfcsClassA_tag {
    IfcsBaseClass *p_parent;
    int a;

    void (*initialize)(struct IfcsClassA_tag* const self);
    void (*finalize)(struct IfcsClassA_tag* const self);
    void (*setVal)(struct IfcsClassA_tag* const self, int val);
    int (*getVal)(struct IfcsClassA_tag* const self);
} IfcsClassA;

extern
IfcsClassA*
IfcsClassA_create();


extern
void
IfcsClassA_destroy(
    IfcsClassA** const self);

      // ifcs_ooc_class_a.c // クラスAの実装
#include <string.h>
#include "ifcs_ooc_class_a.h"

/** static function declaration*/
static void IfcsClassA_initialize(IfcsClassA * const self);
static void IfcsClassA_finalize(IfcsClassA * const self);
static void IfcsClassA_setVal(IfcsClassA * const self, int val);
static int IfcsClassA_getVal(IfcsClassA * const self);

IfcsClassA*
IfcsClassA_create() {
    IfcsClassA *p_obj_a= NULL;

    if (NULL != (p_obj_a= (IfcsClassA*)malloc(sizeof(IfcsClassA)) )) {
        if (NULL != (p_obj_a->p_parent = IfcsBaseClass_create())) {
            p_obj_a->initialize = IfcsClassA_initialize;
            p_obj_a->finalize   = IfcsClassA_finalize;
            p_obj_a->setVal     = IfcsClassA_setVal;
            p_obj_a->getVal     = IfcsClassA_getVal;
        } else {
            goto L_destroy;
        }
    }
    return p_obj_base;

L_destroy:        
    if (NULL != p_obj_a) {    
        free(p_obj_a);
        p_obj_a = NULL;
        return p_obj_a;
    }
}

void
IfcsClassA_destroy(
    IfcsClassA** const self)
{
    if ((NULL != self) && (NULL != (*self))) {
        if (NULL != self->p_parent) { IfcsBaseClass_destroy(&self->p_parent); }
        (*self)->finalize(*self);
        free(*self);
        *self = NULL;
    }
}

/** static function definitions */
static void IfcsClassA_initialize(IfcsClassA* const self)
{
    if (NULL != self) {
        if (NULL != self->p_parent) { IfcsBaseClass_initialize(self->p_parent); }
        self->a = -2;
    }
}
static void IfcsClassA_finalize(IfcsClassA* const self)
{
    if (NULL != self) {
        if (NULL != self->p_parent) { IfcsBaseClass_finalize(self->p_parent); }
        memset(self, 0x00, sizeof(IfcsClassA));
    }
}
static void IfcsClassA_setVal(IfcsClassA* const self, int val)
{
    if (NULL != self) {
        self->a = val;
    }
}
static int IfcsClassA_getVal(IfcsClassA* const self)
{
    if (NULL != self) {
        return self->a;
    }
    return -2;
}

      また、ClassBに対しても同じように実装するが、ここで省略していきます。
      これですべてを整えた。では、下記のmain関数を見てみましょう。

      #include <stdio.h>
#include "ifcs_ooc_class_a.h"
#include "ifcs_ooc_class_b.h"
int main(int argc, char* argv[]) {
    IfcsClassA *p_obj_a = IfcsClassA_create();
    IfcsClassB *p_obj_b = IfcsClassB_create();

    // 各自のクラスのinitializeを行う
    p_obj_a->initialize(p_obj_a);
    p_obj_b->initialize(p_obj_b);

    // 基底クラスのメソッドを使う
    p_obj_a->p_parent->setVal(p_obj_a->p_parent, 100);
    p_obj_b->p_parent->setVal(p_obj_b->p_parent, 1000);
    printf("class a base value = %d\n", p_obj_a->p_parent->getVal(p_obj_a->p_parent));
    printf("class b base value = %d\n", p_obj_b->p_parent->getVal(p_obj_b->p_parent));

    // 各自クラスのメソッドを使う
    p_obj_a->setVal(p_obj_a, 50);
    p_obj_b->setVal(p_obj_b, 100.0f);
    printf("class a value = %d\n", p_obj_a->getVal(p_obj_a));
    printf("class b value = %f\n", p_obj_b->getVal(p_obj_b));

    // 各自クラスのfinalizeを行う
    p_obj_a->finalize(p_obj_a);
    p_obj_b->finalize(p_obj_b);

    IfcsClassA_destroy(&p_obj_a);
    IfcsClassB_destroy(&p_obj_b);
}

      これで一応簡単なObject-Orientationの実装ができました。もちろんprotectとか、privateなどのアクセス制限はどうするかとか、基底クラスをもう少し簡単にアクセスできるようにとか、いろいろと問題点があると思いますが、これからはこれをベースにどんどん説明して進化させていきたいと思います。今回は以上になります。少しでもお役に立つと幸いです。

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