実開発に使われるC言語 [基礎から裏技まで] (5) Object-Oriented C その３ Protectedの実現

[zhengyu.chen]

ここで、僕のC99でのProtectedの実装を披露いたします。考えとしては、Protected部分を別の.h/.cファイルにすることである。

// ifcs_ooc_class_a_protected.hファイル

#ifndef IFCS_OOC_CLASS_A_PROTECTED_H
#define IFCS_OOC_CLASS_A_PROTECTED_H


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

// Protected部分の構造体
typedef struct IfcsClassAProtected_tag {
    float f;
    void print_float_value(struct IfcsClassAProtected_tag* const);
} IfcsClassAProtected;

// Protected部分の生成
extern
IfcsClassAProtected*
IfcsClassAProtected_create();

// Protected部分の消滅
extern
void
IfcsClassAProtected_destroy(
    IfcsClassAProtected* const self);


#if defined (__cplusplus)
}
#endif


#endif  /* IFCS_OOC_CLASS_A_PROTECTED_H */

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// ifcs_ooc_class_a_protected.cファイル

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

// 関数の実装
static
void
print(IfcsClassAProtected* const self)
{
    printf("Print From Protected, value=%f\n", self->f);
}


// 外部関数の実装
IfcsClassAProtected*
IfcsClassAProtected_create()
{
    IfcsClassAProtected* p_protected = NULL;

    if (NULL == (p_protected = (IfcsClassAProtected*)malloc(sizeof(IfcsClassAProtected)))) {
        return NULL;
    }
    p_protected->print_float_value  = print;
}


void
IfcsClassAProtected_destroy(
    IfcsClassAProtected* const self)
{
    memset(self, 0x00, sizeof(IfcsClassAProtected));
    free(self);
}

以上はProtected部分の実装の例。続いては、Protected部分をClassに取り入れる。下の void *p_protected部分を注目しましょう。

// ifcs_ooc_class_a.h ClassAの定義、void *p_privateでprivateの部分を隠す
typedef struct IfcsClassA_tag {
// public:
    int input_val;
    void printVal(struct IfcsClassA_tag* const);
    /* Protected部分の機能をInvokeする */
    void printFloatVal(struct IfcsClassA_tag* const);

// private:
    void *p_private;

/* protected: */
    void *p_protected;
} IfcsClassA;

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// ifcs_ooc_class_a.c の実装、なかでprivateの部分を定義する
#include "ifcs_ooc_class_a.h"
/* Protected部分を別のファイルにして、.cファイルからincludeする */
#include "ifcs_ooc_class_a_protected.h"

// <1>. Privateの内容を１つのStruct構造体で格納して、実装を書く
typedef struct IfcsClassAPrivate_tag {
    int count;
    void calc_value(struct IfcsClassAPrivate_tag* const, int const);
} IfcsClassAPrivate;

static int calc_value(IfcsClassAPrivate* const p_private, int const origin) {
    if (NULL != p_private) {
        int result = p_private->count + origin;
        p_private->count++;
        return result;
    } else {
        return origin;
    }
}

static IfcsClassAPrivate* IfcsClassAPrivate_create() {
    IfcsClassAPrivate *p_private = NULL;
    
    p_private = (IfcsClassAPrivate*)malloc(sizeof(IfcsClassAPrivate));
    p_private->calc_value = calc_value;
    p_private->count      = 0;
    ...
    return p_private;
    ...
}
...
// Privateの部分はここまで

// ここからは、ClassAのpublicの部分の内容です。
static void printVal(IfcsClassA * const self);

static void printFloatVal(IfcsClassA * const self);

IfcsClassA*
IfcsClassA_create() {
    /* Protected部分のPointer */
    IfcsClassAProtected* p_protected = NULL;

    ...
    p_obj_a->p_private      = IfcsClassAPrivate_create();
    ...
    p_obj_a->printVal       = printVal;
    ...

    /* Protected部分の生成 */
    p_protected             = IfcsClassAProtected_create();
    p_protected->f          = 0.1;
    p_obj_a->p_protected    = p_protected;
    p_obj_a->printFloatVal  = printFloatVal;
}

void
IfcsClassA_destroy(
    IfcsClassA ** const self) {
    /* Protected部分のPointer */
    IfcsClassAProtected* p_protected = ()p_obj_a->p_protected;

    ...
    IfcsClassAPrivate_destroy(&p_obj_a->p_private);
    ...
    /* Protected部分の消滅 */
    IfcsClassAProtected_destroy(p_obj_a->p_protected);
    p_obj_a->p_protected = NULL;
}

static void IfcsClassA_initialize(IfcsClassA * const self) {
    ...
    self->input_val = 0;
    ...
}

static void printVal(
    IfcsClassA * const self)
{
    IfcsClassAPrivate *p_private = NULL;
    int result = -1;

    if (NULL != self) {
        result = self->input_val;
        if (NULL != self->p_private) {
            // Cのポインター変換で、private領域を内部でアクセスする
            p_private = (IfcsClassAPrivate*)self->p_private;
            result = p_private->calc_value(p_private, result);
        }
    }

    printf("class a value is %d\n", result);
}

/* Protected関数をInvokeする */
static void printFloatVal(
    IfcsClassA * const self)
{
    IfcsClassAProtected *p_protected = NULL;

    assert((NULL != self) && (NULL != self->p_protected));

    p_protected = (IfcsClassAProtected*)self->p_protected;
    p_protected->print_float_value(p_protected);
}

これでProtected部分をClassに取り入れました。次にそれを使ってみよう。

int main(int argc, char *argv[]) {
    int i = 0;
    IfcsClassA *p_obj_a = IfcsClassA_create();
    
    p_obj_a->input_val = 1;
    for (; i < 10; ++i) {
        p_obj_a->printVal(p_obj_a);
    }
    /* Protected部分を使う */
    p_obj_a->printFloatVal(p_obj_a);
    
    p_obj_a->finalize(p_obj_a);
    IfcsClassA_destroy(&p_obj_a);
}

以上です。

まとめ：C言語のポインタの変換機能をうまく利用して、クラス内にPrivate部分と同じくvoid*のポインタを用意する。次に、Private部分を直接にクラスの.cの内部に書くのと違って、別のファイルとしてProtected部分を書き出すこと。すると、クラスを通してProtected部分を直接にアクセスできないが、また別のクラスを作る場合、Protected部分をファイルのIncludeで流用することができる。