C语言的不完整类型与封装

时间:2023-02-03 16:06:22

设计一个良好的模块通常是需要对客户隐藏一些信息的,这么做的好处显而易见,可以防止用户随意破坏模块内部的抽象数据类型。
// stack.h
#ifndef STACK_H
#define STACK_H
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "mybool.h"
void make_empty(void);
BOOL is_empty(void);
BOOL is_full(void);
void push(int i);
int pop(void);



#endif
// stack.c
#include "stack.h"
#define STACK_SIZE 100

static int contents[STACK_SIZE];
int top;
static void terminate(const char * message)
{
printf("%s\n", message);
exit(EXIT_FAILURE);
}
void make_empty(void)
{
top = 0;
}
...
// client.c
//stack.h作为一个接口,并未显示出栈内部数据的具体实现,显然此处是数组,但是实际上也可以是链表来实现。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "stack.h"

int main(void)
{
...
}
//虽然此时达到了我们的要求,但是上面的栈抽象对象的模块有一个严重的缺点,无法拥有该对象的多个实例,也就是说无法实现多个栈。
//那么此时我们就需要创建一个新的类型。
//比如说Stack s1, s2;......make_empty(&s1);
//在这种情况下,我们就需要stack.h提供Stack类型的方式了。


//stack2.h
#define STACK_SIZE 100
typedef struct
{
int contents[STACK_SIZE];
int top;
}Stack;
void make_empty(Stack *s);
...//和之前一样的函数,只不过参数需要增加一个Stack* 的参数

//stack2.c
//在实现的文件中可以实现具体的函数
void make_empty(Stack *s)
{
s->top = 0;
}
...
//client.c
//此处交由用户处理,对方可以直接根据具体实现来获知内部数据,不再是呈现出栈后进先出的特点了,所以隐藏具体的数据类型实现十分有必要

//虽然这样实现了可以创建多个对象实例,但是毫无疑问,对于用户本身,他已经知道了这个stack是如何实现的了,他可以自己修改内部的内容。
//我们真正需要的是一种阻止客户知道Stack类型的具体实现的方式。 C语言对于封装类型的支持很有限。C++,Java和C#对于封装的支持更好




//C语言提供的唯一的封装工具为不完整类型(incomplete type)
//C标准对不完整类型的描述是: 描述了对象但是缺少定义对象大小所需的信息。
//因为编译器不知道不完整类型的大小,所以不能用它来声明变量
//example:struct stack;//这里只是告诉编译器stack是一个结构标记,并没有描述结构的成员
//struct stack mystack;// wrongC语言不允许这种行为,因为我们不知道这个结构的具体实现,也就不能知道它具体需要的空间
//但是可以定义一个指针类型来引用不完整类型比如:struct stack *m_stack;
// stack3.h
typedef struct stack_type* Stack;
Stack create(void);
void make_empty(Stack s);
...
//stack3.c
struct stack_type
{
int contents[STACK_SIZE];
int top;
};
Stack create(void)
{
Stack s = malloc(sizeof(struct stack_type));
if(s == NULL)
{
terminate("Error in create.");
}
s->top = 0;
return s;
}
void push(Stack s, int i)
{
if(is_full(s))
{
terminate("Error in push");
}
s->contents[s->top ++] = i;
}
//client.c
#include "stack3.h"
#include ...


int main(void)
{
Stack s1, s2;//为什么此处能够声明呢,实际上此处声明的是指向结构体的指针,指针的大小并不依赖于它指向的对象,这也就解释了为什么C语言允许这种行为
s1 = create();
make_empty(s1);
push(s1,1);
pop(s1,1);

return 0;
}