第二章為程序設(shè)計技術(shù)，本文為2.2.3 內(nèi)置函數(shù)指針和2.2.4 嵌套結(jié)構(gòu)體。

我們知道，數(shù)組和指針是相同類型有序數(shù)據(jù)的集合，但很多時候需要將不同類型的數(shù)據(jù)捆綁在一起作為一個整體來對待，使程序設(shè)計更方便。在C語言中，這樣的一組數(shù)據(jù)被稱為結(jié)構(gòu)體。

>>>2.2.3內(nèi)置函數(shù)指針

面對一系列數(shù)據(jù)，真正重要的不是如何存儲數(shù)據(jù)，而是如何使用數(shù)據(jù)。實際上，一個結(jié)構(gòu)體的成員可以是數(shù)據(jù)，還可以是包含操作數(shù)據(jù)的函數(shù)指針。為了支持這種風(fēng)格，在這里不妨引入一個新的概念——方法是作為某個結(jié)構(gòu)體的一部分聲明的，有了方法就可以操作存儲在結(jié)構(gòu)體中的數(shù)據(jù)。

1.類型與變量

當(dāng)函數(shù)指針作為結(jié)構(gòu)體的成員時，即將校驗參數(shù)和調(diào)用校驗器的函數(shù)指針封裝在一起，形成了一個新的結(jié)構(gòu)體類型。有了類型就可以定義一個該類型的變量，然后就可以用這個變量引用校驗參數(shù)和調(diào)用校驗器函數(shù)。

為了支持這種風(fēng)格，C允許將方法作為某個結(jié)構(gòu)體的一部分來聲明，那么操作存儲在結(jié)構(gòu)體中的數(shù)據(jù)就很容易了，詳見程序清單2.18。

程序清單 2.18 范圍值校驗器接口

接下來需要設(shè)計一個判斷value值是否符合范圍值要求的validateRange()接口函數(shù)，其具體的實現(xiàn)詳見程序清單2.19。

程序清單 2.19 范圍值校驗器接口函數(shù)的實現(xiàn)

同理，偶校驗器OddEvenValidator和變量oddEvenValidator的定義詳見程序清單2.20。

程序清單 2.20 偶校驗器接口

接下來同樣需要設(shè)計一個判斷value值是否符合偶校驗要求的validateOddEven()接口函數(shù)，其具體的實現(xiàn)詳見程序清單2.21。

程序清單 2.21 偶校驗器接口函數(shù)的實現(xiàn)

顯然，無論是什么校驗器，其共性是value值合法性判斷，因此可以共用一個函數(shù)指針，即特殊的函數(shù)指針類型RangeValidate和OddEvenValidate被泛化成了一般的函數(shù)指針類型Validate。其次，由于每個函數(shù)都有一個指向當(dāng)前對象的pThis指針，因此特殊的結(jié)構(gòu)體類型struct _RangeValidator*和struct _OddEvenValidator *被泛化成了void *類型，即可接受任何類型數(shù)據(jù)的實參。比如：

這就是范型編程，校驗器泛化接口的實現(xiàn)詳見程序清單 2.22。由于pRangeValidator與pThis的類型不同，因此必須對pThis指針強制類型轉(zhuǎn)換才能引用相應(yīng)結(jié)構(gòu)體的成員。

程序清單 2.22 通用校驗器接口的實現(xiàn)（validator.c）

由此可見，當(dāng)將方法作為結(jié)構(gòu)體的一部分聲明時，就直接將方法和數(shù)據(jù)打包成為了一個新的數(shù)據(jù)類型RangeValidator。有了RangeValidator類型，就可以創(chuàng)建一個該類型的變量rangeValidator，即可通過rangeValidator引用該結(jié)構(gòu)體的數(shù)據(jù)，并調(diào)用相應(yīng)的處理函數(shù)。真正想強化的是由方法定義結(jié)構(gòu)體的思想，而不是實現(xiàn)結(jié)構(gòu)體時碰巧用到的那些數(shù)據(jù)。

2.初始化

使用名為newRangeValidator的宏將結(jié)構(gòu)體初始化：

其中，validateRange為范圍值校驗器的函數(shù)名，使用方法如下：

宏展開后如下：

其相當(dāng)于：

如果有以下定義：

即可通過pValidator引用RangeValidator的min和max。校驗函數(shù)的調(diào)用方式如下：

以上調(diào)用形式的前提是已知pValidator指向了確定的結(jié)構(gòu)體類型，如果pValidator將指向未知的校驗器，顯然以上調(diào)用形式無法做到通用，那么將如何調(diào)用？

雖然pValidator與&rangeValidator.validate的類型不一樣，但它們的值相等，因此可以利用這一特性獲取validateRange()函數(shù)的地址。比如：

其調(diào)用形式如下：

3.接口與實現(xiàn)

為了便于閱讀，如程序清單2.23所示詳細(xì)地展示了通用校驗器的接口。

程序清單 2.23 通用校驗器接口（validator.h）

以范圍值校驗器為例，調(diào)用validateRange()的rangeCheck()函數(shù)的實現(xiàn)如下：

rangeCheck()函數(shù)的調(diào)用形式如下：

由此可見，rangeCheck()函數(shù)的實現(xiàn)不依賴任何具體校驗器。 注意，在這里，作者并沒有提供完整的代碼，請讀者補充完善。

>>>2.2.4嵌套結(jié)構(gòu)體

1.重構(gòu)

隨著添加一個又一個功能，處理一個又一個錯誤，代碼的結(jié)構(gòu)會逐漸退化。如果對此置之不理，這種退化最終會導(dǎo)致糾結(jié)不清，難以維護(hù)的混亂代碼，因此需要經(jīng)常性地重構(gòu)代碼扭轉(zhuǎn)這種退化。

重構(gòu)就是在不改變代碼行為的前提下，對其進(jìn)行一系列小的改進(jìn)，旨在改進(jìn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的實踐活動。雖然每個改進(jìn)都是微不足道的，甚至幾乎不值得去做，但如果將所有的改造疊加在一起時，對系統(tǒng)設(shè)計和架構(gòu)的改進(jìn)效果是十分明顯的。

在每次細(xì)微改進(jìn)后，通過運行單元測試以確保改進(jìn)沒有造成任何破壞，然后才去做下一次改進(jìn)。如此往復(fù)周而復(fù)始，每次改進(jìn)后都要運行，通過這種方式保證在改進(jìn)系統(tǒng)設(shè)計的同時系統(tǒng)能夠正常工作。

重構(gòu)是持續(xù)進(jìn)行的，而不是在項目結(jié)束時、發(fā)布版本時、迭代結(jié)束時、甚至每天下班時才進(jìn)行。重構(gòu)是每隔一個小時或半個小時就要去做的事情，通過重構(gòu)可以持續(xù)地保持盡可能干凈、簡單且有表現(xiàn)力的代碼。

大量的實踐證明，重復(fù)可能是軟件中一切邪惡的根源，許多原則和實踐規(guī)則都是為了控制與消除重復(fù)而創(chuàng)建的。消除重復(fù)最好的方法就是抽象，即將所有公共的函數(shù)指針移到一個單獨的結(jié)構(gòu)體中，創(chuàng)建一個通用的Validator類型校驗器。也就是說，如果兩種事物相似的話，必定存在某種抽象能夠統(tǒng)一它們，因此消除重復(fù)的行為會迫使團隊提煉出許多的抽象，進(jìn)一步減少代碼之間的耦合。

自從發(fā)明子程序以來，軟件開發(fā)領(lǐng)域的所有創(chuàng)新都是在不斷嘗試從源代碼中消滅重復(fù)，即DRY（Don't Repeat Yourself）原則——別重復(fù)自己，因為重復(fù)黏貼會帶來很多的問題，所以無論在哪里發(fā)現(xiàn)重復(fù)的代碼，都必須消除它們。

2.類型與變量

實際上，不管是范圍值校驗器還是奇偶校驗器，其本質(zhì)上都是校驗器，其相同的屬性是校驗參數(shù)和待校驗的值，其相同的行為可以共用一個函數(shù)指針調(diào)用不同的校驗器。根據(jù)依賴倒置原則，將它們相同的屬性和行為抽象為一個結(jié)構(gòu)體類型Validator。比如：

在這里，還是以范圍值校驗為例，在RangeValidatro結(jié)構(gòu)體中嵌套一個Validator類型的結(jié)構(gòu)體，即將Validator類型的變量isa作為RangeValidator結(jié)構(gòu)體的成員。比如：

由于&rangeValidator與&rangeValidator.isa的值相等，因此以下關(guān)系恒成立。比如：

即可將validateRange()函數(shù)原型：

中的“void *pThis”轉(zhuǎn)換為“Validator *pThis”，validatrRange()函數(shù)原型進(jìn)化為：

3.初始化

當(dāng)將Validator類型的isa作為RangeValidator結(jié)構(gòu)體成員時，顯然rangeValidator.isa是一個結(jié)構(gòu)體變量名，可以象任何普通結(jié)構(gòu)體變量一樣使用。使用Validator類型表達(dá)式：

即可引用rangeValidator變量的結(jié)構(gòu)體成員isa的成員validate，即將rangeValidator.isa作為另一個點操作符的左操作符。比如：

由于點操作符的結(jié)合性是從左向右的，因此可以省略括號。其等價于：

只要將rangeValidator.isa看作一個Validator類型的變量即可。

使用名為newRangeValidator的宏將結(jié)構(gòu)體初始化：

其中，validateRange為范圍值校驗器函數(shù)名，使用方法如下：

宏展開后如下：

其中，外面的{}為RangeValidator結(jié)構(gòu)體賦值，內(nèi)部的{}為RangeValidator結(jié)構(gòu)體的成員變量isa賦值。即：

如果有以下定義：

即可用pValidator引用RangeValidator的min和max。

由于pValidator與&rangeValidator.isa不僅類型相同且值相等，則以下關(guān)系同樣成立：

因此可以利用這一特性獲取validateRange()函數(shù)的地址，即pValidator->validate指向validateRange()。其調(diào)用形式如下：

4.接口與實現(xiàn)

以范圍值校驗器為例，validatorCheck()函數(shù)的調(diào)用形式如下：

當(dāng)然，也可以采取以下調(diào)用形式：

其效果是一樣的。

為了便于閱讀，如程序清單 2.24所示詳細(xì)地展示了通用校驗器的接口。

程序清單 2.24通用校驗器接口（validator.h）

以范圍值校驗器為例，調(diào)用validateRange()的validatorCheck()函數(shù)的實現(xiàn)如下：

由此可見，validatorCheck()函數(shù)的實現(xiàn)不依賴任何具體校驗器，通用校驗器接口的實現(xiàn)詳見程序清單 2.25。

程序清單 2.25 通用校驗器接口的實現(xiàn)（validator.c）

在這里，作者并沒有提供完整的代碼，請讀者補充完善。