Struktury a funkce

Pomocí struktur si můžeme vytvořit nový datový typ, což pomáhá přehlednosti programů, protože se díky tomu můžeme v programech vyjadřovat pomocí pojmů z oblasti (tzv. domény), kterou se náš program zabývá (Student, Příšera, Munice, Letadlo, Volant atd.) a ne pouze pomocí pojmů, kterým rozumí počítač (číslo, znak, pravdivostní hodnota).

Abychom pracovali s ještě vyšší úrovní abstrakce, bylo by užitečné, pokud bychom mohli k vlastním datovým typům nadefinovat také vlastní operace, které by s nimi uměly pracovat. Některé programovací jazyky umožňují provádět tzv. přetěžování operátorů (operator overloading), pomocí kterého můžeme například umožnit používání operátorů jako je + s vlastními datovými typy. C toto sice neumožňuje, nicméně chování můžeme k námi vytvořeným strukturám přidat pomocí funkcí.

Často tak k naší struktuře chceme vytvořit sadu funkcí, které s ní budou pracovat. V C pro tento koncept neexistuje žádná syntaktická podpora. Obvykle se tak prostě takovéto funkce pojmenují tak, aby začínaly názvem struktury, ke které jsou přidružené, a přebírají ukazatel na tuto strukturu jako svůj první parametr¹:

#include <stdbool.h>
#include <stdio.h>

typedef struct {
    float x;
    float y;
} Poloha;

typedef struct {
    const char* jmeno;
    int skore;
    Poloha poloha;
} Hrac;

void hrac_posun(Hrac* hrac, int x, int y) {
    hrac->poloha.x += x;
    hrac->poloha.y += y;
}
void hrac_pridej_skore(Hrac* hrac, int skore) {
    hrac->skore += skore;
    if (hrac->skore > 100) {
        hrac->skore = 100;
    }
}
bool hrac_vyhral(Hrac* hrac) {
    return hrac->skore == 100;
}

int main() {
    Hrac hrac = { .jmeno = "Jindrich", .skore = 40, .poloha = { .x = 10, .y = 20 } };
    hrac_posun(&hrac, 5, -8);
    hrac_pridej_skore(&hrac, 70);

    printf("Hrac vyhral: %d\n", hrac_vyhral(&hrac));

    return 0;
}

Pokud vytvoříme vhodné datové typy (struktury) a budeme s nimi pracovat pomocí funkcí, tak by se naše programy měly přibližovat k tomu, aby je šlo číst jako plynulý a přehledný text.

Vytváření vlastních datových typů, které mají přidružené chování, je jedním z rysů tzv. Objektově orientovaného programování.

Struktury jako návratový typ funkce

Jelikož struktury mohou obsahovat více datových typů, můžete pomocí nich také obejít fakt, že funkce mohou vracet pouze jednu hodnotu:

typedef struct {
    float x;
    float y;
} Poloha;

Poloha vrat_pocatecni_polohu() { ... }

Cvičení 🏋

Vyzkoušejte si práci se strukturami a funkcemi zde.

Kvíz 🤔

1. Co vypíše následující program?

   #include <stdio.h>
   
   typedef struct {
       int vek;
   } Osoba;
   
   void oslav_narozeniny(Osoba osoba) {
       osoba.vek += 1;
   }
   
   int main() {
       Osoba milan = { .vek = 17 };
       oslav_narozeniny(milan);
       printf("Vek Milana: %d\n", milan.vek);
   
       return 0;
   }
   

   Odpověď

   Program vypíše Vek Milana: 17. Stejně jako u ostatních datových typů, tak i u struktur platí, že při předávání hodnot struktur do funkcí dojde ke kopii předávané hodnoty. Když tedy změníme hodnotu členu vek uvntř funkce oslav_narozeniny, nijak se to neprojeví v proměnné milan ve funkci main. Abychom strukturu mohli upravit, museli bychom do funkce předat její adresu a změnit typ parametru na Osoba* osoba.

2. Co vypíše následující program?

   #include <stdio.h>
   
   typedef struct {
       char* jmeno;
   } Osoba;
   
   void uprav_jmeno(Osoba osoba) {
       osoba.jmeno[0] = 'k';
   }
   
   int main() {
       char jmeno[] = "Karel";
   
       Osoba karel = { .jmeno = jmeno };
       uprav_jmeno(karel);
       printf("Jmeno Karla: %s\n", karel.jmeno);
   
       return 0;
   }
   

   Odpověď

   Program vypíše Jmeno Karla: karel. Do funkce uprav_jmeno se sice předá struktura pomocí kopie, nicméně uvnitř funkce přistoupíme na adresu uloženou v členu jmeno a změníme hodnotu v paměti na této adrese. Jelikož na této adrese leží pole jmeno uvnitř funkce main, a proměnná karel obsahuje ukazatel na tu stejnou adresu v paměti, tak se tato změna projeví při výpisu jména proměnné karel.