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[2028] 『Java 謎』3.3 寄り道 - Cで継承を実現してみる
投稿者:藤四郎
2017/11/29 00:44:18

『Java 謎+落とし穴 徹底解明』 3.3 寄り道 - Cで継承を実現してみる p.177 - List 3.11 - 3.22 について、 たとえば ExtendedPolyline を追加す るとしたらどうするのか、つたないながら考えてみました。 ここのところいろいろご面倒をおかけしておりますが、またよろしければご叱 正いただけると幸いです。 (なお、 http://kmaebashi.com/programmer/c_yota/inherit.html も拝見しましたが、申し訳ないことにいまのわたしには難解でした。) まず、 Shape.c の MethodTableIndex を Shape.h に移動するのはまずいでしょ うか。しかし、そうしたとして、あとは以下のファイルを改変または追加しました。 (なお、 Shape は abstract 相当と理解しております。) ---- Polyline.h ----------------------------------------- #ifndef POLYLINE_H_INCLUDED #define POLYLINE_H_INCLUDED #include "Shape.h" #include "Point2D.h" typedef struct { Shape super; int nPoints; Point2D *point; } Polyline; Polyline *createPolyline(void); void drawPolyline(Polyline *polyline); ClassDescriptor *getPolylineClassDescriptor(void); #endif /* POLYLINE_H_INCLUDED */ ---- Polyline.c ----------------------------------------- #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include "Polyline.h" static void drawPolylineImpl(void); static void (*methodTable[])() = { drawPolylineImpl }; static ClassDescriptor polylineClassDescriptor = { methodTable }; ClassDescriptor *getPolylineClassDescriptor(void) { return &polylineClassDescriptor; } Polyline *createPolyline(void) { Polyline *p = malloc(sizeof(Polyline)); p->super.super.classDescriptor = &polylineClassDescriptor; p->nPoints = 0; p->point = NULL; return p; } void drawPolyline(Polyline *polyline) { polyline->super.super.classDescriptor->methodTable[(int)DRAW_INDEX](); } static void drawPolylineImpl(void) { fprintf(stderr, "Polylineを描画\n"); } ---- ExtendedPolyline.h --------------------------------- #ifndef EXTENDED_POLYLINE_H_INCLUDED #define EXTENDED_POLYLINE_H_INCLUDED #include "Polyline.h" #include "Point2D.h" typedef struct { Polyline super; int nPoints; Point2D *point; } ExtendedPolyline; ExtendedPolyline *createExtendedPolyline(void); void drawExtendedPolyline(ExtendedPolyline *extendedPolyline); #endif /* EXTENDED_POLYLINE_H_INCLUDED */ ---- ExtendedPolyline.c --------------------------------- #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <memory.h> #include "ExtendedPolyline.h" static void drawExtendedPolylineImpl(void); static void (*methodTable[])() = {}; static ClassDescriptor extendedPolylineClassDescriptor = { methodTable }; /* このへんがとりわけリアリティにかけるのかも…… */ void initExtendedPolyline(void) { ClassDescriptor *cd = getPolylineClassDescriptor(); void (**mt)() = cd->methodTable; memcpy(methodTable, mt, sizeof(mt)); methodTable[(int)DRAW_INDEX] = drawExtendedPolylineImpl; } ExtendedPolyline *createExtendedPolyline(void) { ExtendedPolyline *ep = malloc(sizeof(ExtendedPolyline)); /* http://kmaebashi.com/programmer/c_yota/inherit.html には super.super.super.... を回避する裏技が紹介されていますが…… */ ep->super.super.super.classDescriptor = &extendedPolylineClassDescriptor; ep->nPoints = 0; ep->point = NULL; return ep; } void drawExtendedPolyline(ExtendedPolyline *extendedPolyline) { extendedPolyline->super.super.super.classDescriptor->methodTable[(int)DRAW_INDEX](); } static void drawExtendedPolylineImpl(void) { fprintf(stderr, "ExtendedPolylineを描画\n"); } ---- draw.h --------------------------------------------- #include "Shape.h" void draw(Shape **shapes); ---- draw.c --------------------------------------------- /* http://kmaebashi.com/bbs/thread.php?boardid=kmaebashibbs&from=1906&range=1 */ #include <stdio.h> #include "Shape.h" void draw(Shape **shapes) { int i; for (i = 0; i < 4; i++) { drawShape(shapes[i]); } } ---- main.c --------------------------------------------- #include <stdio.h> #include "Shape.h" #include "Polyline.h" #include "Circle.h" #include "Rectangle.h" #include "ExtendedPolyline.h" #include "draw.h" int main(void) { Shape *shapes[4]; int i; initExtendedPolyline(); shapes[0] = (Shape*)createPolyline(); shapes[1] = (Shape*)createCircle(); shapes[2] = (Shape*)createRectangle(); shapes[3] = (Shape*)createExtendedPolyline(); draw(shapes); printf("\n"); drawPolyline(createPolyline()); drawPolyline((Polyline*)createExtendedPolyline()); drawExtendedPolyline(createExtendedPolyline()); return 0; } ---------------------------------------------------------
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[2029] Re:『Java 謎』3.3 寄り道 - Cで継承を実現してみる
投稿者:(ぱ)こと管理人
2017/12/02 00:40:59

>『Java 謎+落とし穴 徹底解明』 3.3 寄り道 - Cで継承を実現してみる >p.177 - List 3.11 - 3.22 について、 たとえば ExtendedPolyline を追加す >るとしたらどうするのか、つたないながら考えてみました。 趣旨としては、複数階層の継承を実現するにはどうすればよいか、ということで よいでしょうか。 >まず、 Shape.c の MethodTableIndex を Shape.h に移動するのはまずいでしょ >うか。しかし、そうしたとして、あとは以下のファイルを改変または追加しました。 >(なお、 Shape は abstract 相当と理解しております。) Shape.hは利用者側(たとえばmain.c)でも#includeするヘッダファイルですが、 MethodTableIndexは利用者に晒す必要はないので、Shape.hに移動するのは よろしくないかと思います。 >/* このへんがとりわけリアリティにかけるのかも…… */ >void initExtendedPolyline(void) { > ClassDescriptor *cd = getPolylineClassDescriptor(); > void (**mt)() = cd->methodTable; > memcpy(methodTable, mt, sizeof(mt)); > methodTable[(int)DRAW_INDEX] = drawExtendedPolylineImpl; >} まず、このmemcpy()は、ExtendedPolyline独自のmethodTableについて、 いったんそのスーパークラスであるPolylineのmethodTableをコピーしておいて、 その中で特定のメソッドだけをオーバーライドするためのものかと思います。 ただ、上記mtの型は、宣言にあるとおり「voidを返す関数へのポインタへのポインタ」 なので、sizeof(mt)ではポインタのサイズしか取れません。 この形で複数階層の継承を実現するには、スーパークラスのメソッドテーブルに 何個のメソッドがあるのかを、できればコンパイル時に知りたい(メソッドテーブルを malloc()で確保するなら別ですが、静的に決まる数の要素をmalloc()で確保するのは 避けたい)わけで、そうなると、各クラスのヘッダファイルを、 アプリケーションに公開するもの、自分自身のサブクラスのみに公開するものに 分ける必要があるかと思います。実際、Xt Intrinsicsや http://kmaebashi.com/programmer/c_yota/inherit.html こちらのサンプルでは、Polyline.hとPolylineP.hを分けています。 また、クラスディスクリプタを初期化する関数を用意するのは良いとして、 それを、利用者側(main.c)から呼び出させるのは美しくないですよね。 この場合、Objectクラスのクラスディスクリプタに、 ・クラスディスクリプタが初期化されているかどうかのフラグ ・スーパークラスのクラスディスクリプタへのポインタ ・クラスディスクリプタを初期化する関数へのポインタ を持たせてやって、 PolylineやRectangleのような各クラスで、それぞれのクラスディスクリプタへの ポインタをグローバル変数として公開し、 /* PolylineClassがPolylineのクラスディスクリプタへのポインタ */ Polyline *polyline = new_instance(PolylineClass); このnew_instanceの中で、 渡されたポインタの指す先のクラスディスクリプタが初期化されていなければ、 そのクラスディスクリプタを初期化する関数を呼び出す。ただしそれを、 親クラスへ遡りながら親クラスから順に行う。 という処理を行えば、クラスディスクリプタの初期化処理を フレームワーク内で行えるのではないでしょうか。 また、new_instanceの中では、各クラスの「コンストラクタ」を 呼ぶこともできます。 こちらのサンプルでは、 http://kmaebashi.com/programmer/c_yota/inherit.html クラスディスクリプタを初期化する関数へのポインタclass_initializerを Coreのクラスディスクリプタに持たせているにもかかわらず、 それを呼び出す処理がどこにも書いてないですね…… orz
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[2030] Re:『Java 謎』3.3 寄り道 - Cで継承を実現してみる
投稿者:藤四郎
2017/12/04 19:57:15

今回も懇切なご説明ありがとうございます。 また、『C 言語ポインタ完全制覇』改訂版の発売おめでとうございます。わた しも、 Java の学習曲線がそれなりにゆるやかに感じられるようになったら、 ぜひ拝読して C もちゃんと理解できるようになりたいと思います。 >趣旨としては、複数階層の継承を実現するにはどうすればよいか、ということで >よいでしょうか。 はい。 >MethodTableIndexは利用者に晒す必要はないので、Shape.hに移動するのは >よろしくないかと思います。 そうしますと、自分自身とサブクラスに公開する "ShapeP.h" にではいかがで しょう。 >ただ、上記mtの型は、宣言にあるとおり「voidを返す関数へのポインタへのポインタ」 >なので、sizeof(mt)ではポインタのサイズしか取れません。 初心者らしくやっぱりやらかしてしまいました。 じつは、いただいたご説明をコードに落とすべくそれなりに格闘したのですが、 お恥ずかしいことにとりあえず挫折します。『C 言語ポインタ完全制覇』改訂 版の拝読後に捲土重来を期して…。 ひとつ、またまぬけかもしれない質問を―― p.179 List 3.16 l.19 などで super.super.…を回避するのに ((Object *)p)->classDescriptor = &polylineClassDescriptor; とかやるのはやっばりまずいですか。 (一応、動いてる模様ですが…。) # わたしの理解吸収力がたんにしょぼいだけといえばそれまでではありますが、 # 『Java 謎+落とし穴』は読み返すたびに新たな発見があります。
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[2033] Re:『Java 謎』3.3 寄り道 - Cで継承を実現してみる
投稿者:(ぱ)こと管理人
2017/12/07 01:11:57

>また、『C 言語ポインタ完全制覇』改訂版の発売おめでとうございます。 ありがとうございます。 >>MethodTableIndexは利用者に晒す必要はないので、Shape.hに移動するのは >>よろしくないかと思います。 > >そうしますと、自分自身とサブクラスに公開する "ShapeP.h" にではいかがで >しょう。 サブクラスは各メソッドのインデックスを知る必要はあるでしょうから、 ShapeP.hに置くことになるかと思います。本にあるPolyine.cとかでは、 配列の初期化子にしれっと書くことで、DRAW_INDEXを見ずに済んでいますが…… >ひとつ、またまぬけかもしれない質問を―― >p.179 List 3.16 l.19 などで super.super.…を回避するのに > ((Object *)p)->classDescriptor = &polylineClassDescriptor; >とかやるのはやっばりまずいですか。 (一応、動いてる模様ですが…。) 確かに動きますが、ポインタのキャストはやはり荒業なので、 可能であれば避けるべきかとは思います。
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[2038] Re:『Java 謎』3.3 寄り道 - Cで継承を実現してみる
投稿者:藤四郎
2017/12/07 22:30:08

ご返信ありがとうございます。 >確かに動きますが、ポインタのキャストはやはり荒業なので、 >可能であれば避けるべきかとは思います。 一歩間違えると、領域破壊や原因究明困難なバグにつながるのでしょうね。
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