Le C orienté objet, 2ème partie

Un des concepts fondamentaux de la programmation orienté objet est l’héritage, comment l’implémenter en langage C ? Prenons deux classes, une classe mère « ClasseMère » et une classe fille « ClasseFille » qui hérite de la première. La classe mère içi sera une pale copie de la classe MonAutreClasse présentée dans la première partie.  Les fonctions concernant le descripteur de classe et le constructeur n’ont pas beaucoup changés. Pour les autres méthodes vous noterez l’usage de macro-fonctions dans lesquelles nous avons réécris les méthodes. Pour des raisons évidentes d’encapsulation, ces macros n’ont pas été mises dans le fichier d’en-tête  « classemere.h », elles n’ont pas non plus été mises dans le fichier « classemere.c » (afin d’éviter d’encombrer inutilement ce fichier). Ces macros ont été définies dans un fichier nommé « classemereimpl.h » qui contrairement à ce que son extension pourrait laisser supposer n’est pas un fichier d’en-tête voué à être utilisé comme une interface, il s’agit içi d’un fichier d’implémentation au même titre que le fichier « classemere.c ». Pourquoi écrire le corps de certaines méthodes dans des macros fonctions ?  Cette astuce permet de factoriser du code entre les classes mères et les classes filles. En effet,  lorsque nous implémentons les méthodes de la classe filles celles de la classe mère ne peuvent pas être directement réutilisées. Le premier argument des méthodes de la classe mère (argument de type « ClasseMere ») n’est pas le même que le premier argument que les méthodes des classes filles (« ClasseFille »). Cela dit, à par le type du premier argument, rien ne change, en factorisant le corps des méthodes dans des macro-fonctions, on s’affranchit du type du premier argument. Par contre, nous gardons toute la force (ou la faiblesse, à votre convenance…) du typage du langage C, une fois que le préprocesseur aura effectué son travail, le compilateur se chargera d’effectuer toutes les vérifications de type. Néanmoins, cette astuce nous oblige à redéfinir chaque méthode dans le fichier d’implémentation de la classe fille, afin de préciser que le type du premier argument (correspondant à l’instance de la classe sur laquelle s’applique la méthode) à changé.

Lorsque nous avons une instance de la classe « ClasseFille » comment la passer en paramètre à une méthode qui prend en paramètre une instance de la classe « ClasseMere » ? Grace aux deux autres macros-fonctions « ClasseMereUpCast » et  « ClasseMereDownCast » qui permettent respectivement le transtypage de la classe fille vers la classe mère et inversement. Ce transtypage comme vous pourrez le constater à la lecture des sources est artificiel, de plus, il nécessite la présence d’une instance de la classe « ClasseMere ». En effet, la macro-fonction « ClasseMereUpCast » se contente d’affecter à chaque les donnée membre de l’instance de la classe « ClasseMere » la valeur de son équivalent dans la classe fille. La macro fonction « ClasseMereDownCast », fait le même type d’affectations mais dans le sens inverse (de l’instance de la classe mère vers l’instance de la classe fille). Ces transtypages, aussi artificiels soient ils, n’empêcheront pas, à priori, le compilateur de détecter les éventuels problèmes de type.

On peut bien évidement utiliser des macros-fonctions pour factoriser du code dans quasiment toutes les fonctions présentes dans les fichiers d’implémentation (pour alléger le code du constructeur par exemple).

 

Classemere.h :

#ifndef CLASSEMERE_H_INCLUDED

#define CLASSEMERE_H_INCLUDED

 

 

typedef struct ClasseMere *ClasseMere;

typedef struct DescripteurClasseMere DescripteurClasseMere;

struct DescripteurClasseMere

{

 

   void (*supprimer)(ClasseMere);

    double (*methode1)(ClasseMere a, double);

    char*(*methode2)(ClasseMere a,int b, char *c);

 

 

};

 

 

struct ClasseMere

{

   int monChamp1;

   double monChamp2;

   char* monChamp3;

    DescripteurClasseMere* classe;

 

 

};

extern ClasseMere

ClasseMere_creer(int champ1, double champ2, char * champ3);

 

#define ClasseMereUpCast(instance,instanceSousClasse) \

instance->monChamp1=instanceSousClasse->monChamp1; \

instance->monChamp2=instanceSousClasse->monChamp2; \

instance->monChamp3=instanceSousClasse->monChamp3;

 

#define ClasseMereDownCast(instance,instanceSousClasse) \

instanceSousClasse->monChamp1=instance->monChamp1; \

instanceSousClasse->monChamp2=instance->monChamp2; \

instanceSousClasse->monChamp3=instance->monChamp3;

 

#endif // CLASSEMERE_H_INCLUDED

 

 

classemereimpl.h :

 

#ifndef CLASSEMEREIMPL_H_INCLUDED

#define CLASSEMEREIMPL_H_INCLUDED

 

#define ClasseMere_methode1_IMPL(instanceClasseMere, unDouble) \

return instanceClasseMere->monChamp2 + (unDouble);

 

#define ClasseMere_methode2_IMPL( instanceClasseMere, unInt,unCharEtoile) \

if(strlen(unCharEtoile) > (unInt)){\

       return unCharEtoile;\

   }\

    return   instanceClasseMere->monChamp3;

 

#define ClasseMere_supprimer_IMPL(instanceClasseMere) \

 if(instanceClasseMere!=NULL){\

     free(instanceClasseMere);\

 }

 

#endif // CLASSEMEREIMPL_H_INCLUDED

 

classemere.c :

 

#include

#include

#include

#include "classemere.h"

#include "classemereimpl.h"

 

static void ClasseMere_supprimer(ClasseMere maClasse){

ClasseMere_supprimer_IMPL(maClasse);

}

 

static double

ClasseMere_methode1(ClasseMere maClasse,double unDouble){

 

    ClasseMere_methode1_IMPL(maClasse,unDouble);

}

 

static char *

ClasseMere_methode2(ClasseMere maClasse,int unInt, char * unCharEtoile){

ClasseMere_methode2_IMPL(maClasse,unInt,unCharEtoile);

 

 

}

 

static DescripteurClasseMere*

ClasseMere_obtenir_descripteur(){

    static int descripteurDejaInitalise=0; // superieur a 0 si le descripteur est deja initalise

    static DescripteurClasseMere descripteur;

 

    if(descripteurDejaInitalise==0){

        descripteur.supprimer=ClasseMere_supprimer;

        descripteur.methode1=ClasseMere_methode1;

        descripteur.methode2=ClasseMere_methode2;

        descripteurDejaInitalise++;

    }

    return &descripteur;

}

 

 

ClasseMere

ClasseMere_creer(int champ1, double champ2, char * champ3)

{

    ClasseMere monInstance=malloc(sizeof(struct ClasseMere));

 

    monInstance->monChamp1=champ1;

    monInstance->monChamp2=champ2;

    monInstance->monChamp3=champ3;

    monInstance->classe=ClasseMere_obtenir_descripteur();

    return monInstance;

 

}

 

classefille.h:

 

#ifndef CLASSEFILLE_H_INCLUDED

#define CLASSEFILLE_H_INCLUDED

 

 

typedef struct ClasseFille *ClasseFille;

typedef struct DescripteurClasseFille DescripteurClasseFille;

struct DescripteurClasseFille

{

 

   void (*supprimer)(ClasseFille);

    double (*methode1)(ClasseFille a, double);

    char*(*methode2)(ClasseFille a,int b, char *c);

    int (*methode3)(ClasseFille a,int b);

    double (*methode4)(ClasseFille a,int b, double c);

 

};

 

 

struct ClasseFille

{

   int monChamp1;

   double monChamp2;

   char* monChamp3;

   int monChamp4;

   double monChamp5;

    DescripteurClasseFille* classe;

 

 

};

extern ClasseFille

ClasseFille_creer(int champ1, double champ2, char * champ3,int champ4,double champ5);

 

#define ClasseFilleUpCast(instance,instanceSousClasse) \

instance->monChamp1=instanceSousClasse->monChamp1; \

instance->monChamp2=instanceSousClasse->monChamp2; \

instance->monChamp3=instanceSousClasse->monChamp3; \

instance->monChamp4=instanceSousClasse->monChamp4; \

instance->monChamp5=instanceSousClasse->monChamp5;

 

#define ClasseFilleDownCast(instance,instanceSousClasse) \

instanceSousClasse->monChamp1=instance->monChamp1; \

instanceSousClasse->monChamp2=instance->monChamp2; \

instanceSousClasse->monChamp3=instance->monChamp3; \

instanceSousClasse->monChamp4=instance->monChamp4; \

instanceSousClasse->monChamp5=instance->monChamp5;

#endif // CLASSEFILLE_H_INCLUDED

 

classefilleimpl.h :

 

#ifndef CLASSEFILLEIMPL_H_INCLUDED

#define CLASSEFILLEIMPL_H_INCLUDED

#include "classemereimpl.h"

 

#define ClasseFille_methode3_IMPL(instanceClasseFille,b) \

 return a->monChamp4 + (b);

 

 

#define ClasseFille_methode4_IMPL(instanceClasseFille,b,c) \

 return a->monChamp5 + (c) + ((double) b);

 

 

#endif // CLASSEFILLEIMPL_H_INCLUDED

 

classefille.c :

 

#include

#include

#include

#include "classefille.h"

#include "classefilleimpl.h"

 

static void ClasseFille_supprimer(ClasseFille maClasse){

ClasseMere_supprimer_IMPL(maClasse);

}

 

static double

ClasseFille_methode1(ClasseFille maClasse,double unDouble){

 

    ClasseMere_methode1_IMPL(maClasse,unDouble);

}

 

static char *

ClasseFille_methode2(ClasseFille maClasse,int unInt, char * unCharEtoile){

ClasseMere_methode2_IMPL(maClasse,unInt,unCharEtoile);

 

}

 

static int

ClasseFille_methode3(ClasseFille a,int b){

   ClasseFille_methode3_IMPL(a,b);

 

}

 

static double

ClasseFille_methode4(ClasseFille a,int b, double c){

    ClasseFille_methode4_IMPL(a,b,c);

 

}

static DescripteurClasseFille*

ClasseFille_obtenir_descripteur(){

    static int descripteurDejaInitalise=0; // superieur a 0 si le descripteur est deja initalise

    static DescripteurClasseFille descripteur;

 

    if(descripteurDejaInitalise==0){

        descripteur.supprimer=ClasseFille_supprimer;

        descripteur.methode1=ClasseFille_methode1;

        descripteur.methode2=ClasseFille_methode2;

        descripteur.methode3=ClasseFille_methode3;

        descripteur.methode4=ClasseFille_methode4;

        descripteurDejaInitalise++;

    }

    return &descripteur;

}

 

 

ClasseFille

ClasseFille_creer(int champ1, double champ2, char * champ3,int champ4,double champ5)

{

    ClasseFille monInstance=malloc(sizeof(struct ClasseFille));

 

    monInstance->monChamp1=champ1;

    monInstance->monChamp2=champ2;

    monInstance->monChamp3=champ3;

    monInstance->monChamp4=champ4;

    monInstance->monChamp5=champ5;

    monInstance->classe=ClasseFille_obtenir_descripteur();

    return monInstance;

 

}

 

Le C orienté objet, 1ère partie

Le langage de monsieur Stroustrup n’a pas pu enterrer le langage C, ce dernier est encore très utilisé nonobstant son retard par rapport aux langages « modernes » (C++, C#, F# etc.). Aujourd’hui encore, de volumineux logiciels sont faits en langage C, comme les noyaux de la plupart des systèmes d’exploitation modernes (Linux, NetBSD etc.). On peut imaginer qu’a certains moments, dans de gros logiciels écrit en C, le besoin d’utiliser quelques principes de programmation orienté objet se fassent sentir. Comment implémenter des objets en langage C ? C’est justement la question a la quelle cet article essai de répondre.

Définition d’une classe :

Pour cette partie je m’inspirerais des travaux de M. Braquelaire.

Les classes n’existant pas en langage C, nous utiliserons des structures, ces structures contiendront des données membres et des pointeurs de fonctions, qui pointent vers les méthodes de notre classe. Les méthodes de cette « classe » auront toutes au moins un paramètre : l’instance de la classe à laquelle elle s’applique. J’en conviens, il est assez ennuyeux de toujours passer ce paramètre mais n’oubliez pas que nous n’avons pas de « this » en C. Autre point à préciser, il sera nécessaire d’initialiser les pointeurs de fonctions de notre instance dans notre « constructeur ».

Example avec la « classe » « MaClasse » ;

Le fichier d’en-tête :

#ifndef MACLASSE_H_INCLUDED

#define MACLASSE_H_INCLUDED

typedef struct MaClasse *MaClasse;

struct MaClasse

{

int monChamp1;

double monChamp2;

char* monChamp3;

void (*supprimer)(MaClasse);

double (*methode1)(MaClasse, double);

char*(*methode2)(MaClasse,int b, char *c);

};

extern MaClasse

MaClasse_creer(int champ1, double champ2, char * champ3);

#endif // MACLASSE_H_INCLUDED

Le fichier d’implémentation :

#include "maclasse.h"

#include <stdlib.h>

#include <stdio.h>

#include <string.h>

static void MaClasse_supprimer(MaClasse maClasse){

if(maClasse!=NULL){

free(maClasse);

}

}

static double

MaClasse_methode1(MaClasse maClasse,double unDouble){

return maClasse->monChamp2 + unDouble;

}

static char *

MaClasse_methode2(MaClasse maClasse,int unInt, char * unCharEtoile){

if(strlen(unCharEtoile) > unInt){

return unCharEtoile;

}

return maClasse->monChamp3;

}

MaClasse

MaClasse_creer(int champ1, double champ2, char * champ3)

{

MaClasse monInstance=malloc(sizeof(struct MaClasse));

monInstance->monChamp1=champ1;

monInstance->monChamp2=champ2;

monInstance->monChamp3=champ3;

monInstance->supprimer=MaClasse_supprimer;

monInstance->methode1=MaClasse_methode1;

monInstance->methode2=MaClasse_methode2;

return monInstance;

}

Comme vous avez pu le constater, la programmation style « objet » en C est un tantinet plus pénible que dans un vrai langage orienté objet. Aussi, il ne vous aura pas échappé que chaque objet embarque trois pointeurs de fonctions en plus des trois données membres. Etant donnée que les trois méthodes sont communes à toutes les instances de la classe « MaClasse » ont peut réduire la taille (en mémoire) des instances en mettant ces pointeurs de fonctions dans un descripteur de classe. Qu’est-ce qu’un descripteur de classe ? Et bien, il s’agit d’une structure qui contient que des pointeurs de fonctions, ces pointeurs de fonctions pointent vers les méthodes qui seront utilisées par toutes les instances de la classe. Cette petite optimisation à l’inconvénient de rallonger l’écriture de l’appel d’une méthode.

Example avec la « classe » « MonAutreClasse » ;

Le fichier d’en-tête :

#ifndef MONAUTRECLASSE_H_INCLUDED

#define MONAUTRECLASSE_H_INCLUDED

typedef struct MonAutreClasse *MonAutreClasse;

typedef struct DescripteurMonAutreClasse DescripteurMonAutreClasse;

struct DescripteurMonAutreClasse

{

void (*supprimer)(MonAutreClasse);

double (*methode1)(MonAutreClasse a, double);

char*(*methode2)(MonAutreClasse a,int b, char *c);

};

struct MonAutreClasse

{

int monChamp1;

double monChamp2;

char* monChamp3;

DescripteurMonAutreClasse* classe;

};

extern MonAutreClasse

MonAutreClasse_creer(int champ1, double champ2, char * champ3);

#endif // MONAUTRECLASSE_H_INCLUDED

Le fichier d’implémentation :

#include "monautreclasse.h"

#include <stdlib.h>

#include <stdio.h>

#include <string.h>

static void MonAutreClasse_supprimer(MonAutreClasse maClasse){

if(maClasse!=NULL){

free(maClasse);

}

}

static double

MonAutreClasse_methode1(MonAutreClasse maClasse,double unDouble){

return maClasse->monChamp2 + unDouble;

}

static char *

MonAutreClasse_methode2(MonAutreClasse maClasse,int unInt, char * unCharEtoile){

if(strlen(unCharEtoile) > unInt){

return unCharEtoile;

}

return maClasse->monChamp3;

}

static DescripteurMonAutreClasse*

MonAutreClasse_obtenir_descripteur(){

static int descripteurDejaInitalise=0; // superieur a 0 si le descripteur est deja initalise

static DescripteurMonAutreClasse descripteur;

if(descripteurDejaInitalise==0){

descripteur.supprimer=MonAutreClasse_supprimer;

descripteur.methode1=MonAutreClasse_methode1;

descripteur.methode2=MonAutreClasse_methode2;

descripteurDejaInitalise++;

}

return &descripteur;

}

MonAutreClasse

MonAutreClasse_creer(int champ1, double champ2, char * champ3)

{

MonAutreClasse monInstance=malloc(sizeof(struct MonAutreClasse));

monInstance->monChamp1=champ1;

monInstance->monChamp2=champ2;

monInstance->monChamp3=champ3;

monInstance->classe=MonAutreClasse_obtenir_descripteur();

return monInstance;

}

Vous vous demandez probablement pourquoi je défini les structures dans les interfaces (les fichiers d’en-tête), car vous avez peut-être entendu je ne sais quel programmeur C vous dire qu’en agissant de la sorte vous exposiez l’implémentation aux autres programmeurs. Sachez toutefois que de manière générale, en C++ les classes sont définies dans les fichiers d’en-tête, certes, cette habitude n’est probablement pas bonne, en effet, les données privées sont elles aussi exposées (l’idéal aurait été qu’il soit possible de définir une classe sur deux fichiers comme en C#, une définition publique contenant tout ce dont les autres développeurs ont besoins, et une autre privé, contenant uniquement les données membres et les fonctions privées), mais comment les développeurs peuvent connaitre les méthodes de nos « classes » si les structures ne sont pas définies dans les interfaces ? Certes nous exposons les données membres, mais ne pouvant gérer la visibilité des variables (les champs des structures (les variables d’instances) sont tous publics) il me semble difficile de faire autrement. Nous pouvons en déduire que les accesseurs sont içi inutiles.

Là encore, nous nous trouvons confronté aux faiblesses du langage C.