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C语言接口与实现方法实例详解

转载 作者：qq735679552 更新时间：2022-09-28 22:32:09 25 4
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这篇CFSDN的博客文章C语言接口与实现方法实例详解由作者收集整理，如果你对这篇文章有兴趣，记得点赞哟.

本文以实例形式详细讲述了C语言接口与实现方法，对于深入掌握C语言程序设计有一定的借鉴价值。分享给大家供大家参考。具体分析如下:

一般来说，一个模块有两部分组成：接口和实现。接口指明模块要做什么，它声明了使用该模块的代码可用的标识符、类型和例程，实现指明模块是如何完成其接口声明的目标的，一个给定的模块通常只有一个接口，但是可能会有许多种实现能够提供接口所指定的功能。每个实现可能使用不同的算法和数据结构，但是它们都必须符合接口所给出的使用说明。客户调用程序是使用某个模块的一段代码，客户调用程序导入接口，而实现导出接口。由于多个客户调用程序是共享接口和实现的，因此使用实现的目标代码避免了不必要的代码重复，同时也有助于避免错误，因为接口和实现只需一次编写和调试就可多次使用.

接口 。

接口只需要指明客户调用程序可能使用的标识符即可，应尽可能地隐藏一些无关的表示细节和算法，这样客户调用程序可以不必依赖于特定的实现细节。这种客户调用程序和实现之间的依赖--耦合----可能会在实现改变时引起错误，当这种依赖性埋藏在一些关于实现隐藏的或是不明确的假设中时，这些错误可能很难修复，因此一个设计良好且描述精确的接口应该尽量减少耦合.

C语言对接口和实现的分离只提供最基本的支持，但是简单的约定能给接口/实现方法论带来巨大的好处。在C中，接口在头文件声明，头文件声明了客户调用程序可以使用的宏、类型、数据结构、变量以及例程。用户使用C语言的预处理指令#include导入接口.

下面的例子说明了本篇文章的接口中所使用的一些约定、接口:

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extern int Arith_max( int x, int y);
extern int Arith_min( int x, int y);
extern int Arith_div( int x, int y);
extern int Arith_mod( int x, int y);
extern int Arith_ceiling( int x, int y);
extern int Arith_floor ( int x, int y);

该接口的名字为Arith，接口头文件也相应地命名为arith.h，接口的名字以前缀的形式出现在接口的每个标识符中。模块名不仅提供了合适的前缀，而且还有助于整理客户调用程序代码.

Arith接口还提供了一些标准C函数库中没有但是很有用的函数，并为出发和取模提供了良好的定义，而标准C中并没有给出这些操作的定义和只提供基于实现的定义.

实现 。

一个实现导出一个接口，它定义了必要的变量和函数以提供接口所规定的功能，在C语言中，一个实现是由一个或多个.c文件提供的，一个实现必须提供其导出的接口所指定的功能。实现应包含接口的.h文件，以保证它的定义和接口的声明时一致的.

Arith_min和Arith_max返回其整型参数中的最小值和最大值:

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int Arith_max( int x, int y) {
   return x > y ? x : y;
}
int Arith_min( int x, int y) {
   return x > y ? y : x;
}

Arith_div返回y除以x得到的商，Arith_mod返回相应的余数。当x与y同号的时候，Arith_div(x,y)等价于x/y，Arith_mod(x,y)等价于x%y 。

当x与y的符号不同的时候，C的内嵌操作的返回值就取决于具体的实现:

如果-13/5=2，-13%5=-3，如果-13/5=-3，-13%5=2 。

标准库函数总是向零取整，因此div(-13,2)=-2，Arith_div和Arith_mod的语义同样定义好了：它们总是趋近数轴的左侧取整，因此Arith_div(-13,5）=-3，Arith_div(x,y)是不超过实数z的最大整数，其中z满足z*y=x.

Arith_mod(x,y)被定义为x-y*Arith_div(x,y)。因此Arith_mod(-13,5)=-13-5*(-3)=2 。

函数Arith_ceiling和Arith_floor遵循类似的约定，Arith_ceiling(x,y)返回不小于实数商x/y的最小整数 。

Arith_floor(x,y)返回不超过实数商x/y的最大整数 。

完整实现代码如下:

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#include "arith.h"
int Arith_max( int x, int y) {
   return x > y ? x : y;
}
int Arith_min( int x, int y) {
   return x > y ? y : x;
}
int Arith_div( int x, int y) {
   if (-13/5 == -2
   &&  (x < 0) != (y < 0) && x%y != 0)
     return x/y - 1;
   else
     return x/y;
}
int Arith_mod( int x, int y) {
   if (-13/5 == -2
   &&  (x < 0) != (y < 0) && x%y != 0)
     return x%y + y;
   else
     return x%y;
}
int Arith_floor( int x, int y) {
   return Arith_div(x, y);
}
int Arith_ceiling( int x, int y) {
   return Arith_div(x, y) + (x%y != 0);
}

抽象数据类型 。

抽象数据类型（abstract data type,ADT）是一个定义了数据类型以及基于该类型值提供的各种操作的接口 。

一个高级类型是抽象的，因为接口隐藏了它的表示细节，以免客户调用程序依赖这些细节。下面是一个抽象数据类型（ADT）的规范化例子--堆栈，它定义了该类型以及五种操作:

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#ifndef STACK_INCLUDED
#define STACK_INCLUDED
#define T Stack_T
typedef struct T *T;
extern T   Stack_new ( void );
extern int  Stack_empty(T stk);
extern void Stack_push (T stk, void *x);
extern void *Stack_pop (T stk);
extern void Stack_free (T *stk);
#undef T
#endif

实现 。

包含相关头文件:

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#include <stddef.h>
#include "assert.h"
#include "mem.h"
#include "stack.h"
#define T Stack_T

Stack_T的内部是一个结构，该结构有个字段指向一个栈内指针的链表以及一个这些指针的计数:

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struct T {
   int count;
   struct elem {
     void *x;
     struct elem *link;
   } *head;
};

Stack_new分配并初始化一个新的T:

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T Stack_new( void ) {
   T stk;
   NEW(stk);
   stk->count = 0;
   stk->head = NULL;
   return stk;
}

其中NEW是一个另一个接口中的一个分配宏指令。NEW(p)将分配该结构的一个实例，并将其指针赋给p，因此Stack_new中使用它就可以分配一个新的Stack_T 。

当count=0时，Stack_empty返回1，否则返回0:

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int Stack_empty(T stk) {
   assert (stk);
   return stk->count == 0;
}

assert(stk)实现了可检查的运行期错误，它禁止空指针传给Stack中的任何函数.

Stack_push和Stack_pop从stk->head所指向的链表的头部添加或移出元素:

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void Stack_push(T stk, void *x) {
   struct elem *t;
   assert (stk);
   NEW(t);
   t->x = x;
   t->link = stk->head;
   stk->head = t;
   stk->count++;
}
void *Stack_pop(T stk) {
   void *x;
   struct elem *t;
   assert (stk);
   assert (stk->count > 0);
   t = stk->head;
   stk->head = t->link;
   stk->count--;
   x = t->x;
   FREE(t);
   return x;
}

FREE是另一个接口中定义的释放宏指令，它释放指针参数所指向的空间，然后将参数设为空指针 。

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void Stack_free(T *stk) {
   struct elem *t, *u;
   assert (stk && *stk);
   for (t = (*stk)->head; t; t = u) {
     u = t->link;
     FREE(t);
   }
   FREE(*stk);
}

完整实现代码如下:

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#include <stddef.h>
#include "assert.h"
#include "mem.h"
#include "stack.h"
#define T Stack_T
struct T {
   int count;
   struct elem {
     void *x;
     struct elem *link;
   } *head;
};
T Stack_new( void ) {
   T stk;
   NEW(stk);
   stk->count = 0;
   stk->head = NULL;
   return stk;
}
int Stack_empty(T stk) {
   assert (stk);
   return stk->count == 0;
}
void Stack_push(T stk, void *x) {
   struct elem *t;
   assert (stk);
   NEW(t);
   t->x = x;
   t->link = stk->head;
   stk->head = t;
   stk->count++;
}
void *Stack_pop(T stk) {
   void *x;
   struct elem *t;
   assert (stk);
   assert (stk->count > 0);
   t = stk->head;
   stk->head = t->link;
   stk->count--;
   x = t->x;
   FREE(t);
   return x;
}
void Stack_free(T *stk) {
   struct elem *t, *u;
   assert (stk && *stk);
   for (t = (*stk)->head; t; t = u) {
     u = t->link;
     FREE(t);
   }
   FREE(*stk);
}

相信本文所述对大家的C程序设计有一定的借鉴价值.

最后此篇关于C语言接口与实现方法实例详解的文章就讲到这里了,如果你想了解更多关于C语言接口与实现方法实例详解的内容请搜索CFSDN的文章或继续浏览相关文章，希望大家以后支持我的博客！ 。

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