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真的可以,用C语言实现面向对象编程OOP
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真的可以,用C语言实现面向对象编程OOP
C语言
面向对象
OOPC
李肖遥
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发布时间: 2020-07-27
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阅读: 397
## 解释区分一下C语言和OOP 我们经常说C语言是面向过程的,而C++是面向对象的,然而何为面向对象,什么又是面向过程呢?不管怎么样,我们最原始的目标只有一个就是实现我们所需要的功能,从这一点说它们是殊途同归的。过程与对象只是侧重点不同而已。 举个例子吧,我现在有个计划,要去北京,OOP语言是直接给你一个车,然后你自己设定路线去北京就好,而C语言是需要你自己制造零件,自己组装好车,然后再自己设定路线,最后到达北京。C语言比较费劲,但是程序的效率很高。 ## 过程&对象? 一个对象就是由或多或少的针对这个对象的过程构成的,当然其中是少不了必要的属性。 一个过程是针对一个或者是多个对象所进行的操作。两者是可以互相转换的,关键是哪一种方式更能适合你现在的需求,更能让你的软件开发锦上添花。 ![](https://imgkr.cn-bj.ufileos.com/ee1be713-ef4f-4fb0-b940-d8000d65564e.png) 我个人认为一般情况下,一个更容易扩展、维护的软件通常采用的是OOP的思想,添加一个原本不存在的相对无关单独的个体,总比在一个已经存在的过程内硬塞进去一个对象要简单;而且面向过程更容易导致混乱的维护。 举个例子,同样是一条河与一个湖泊,哪一个更容管理维护呢?我想答案是显而易见的。当然不管怎么样,软件本身设计架构的好坏也是非常重要的。 ## C语言的特性,实现OOP C是一门面向过程的语言,但它依旧可以实现大多数面向对象所能完成的工作。比如面向对象的三大特性:封装、继承、多态。我们以下图来写代码举例子。 ![](https://imgkr.cn-bj.ufileos.com/f1105936-e392-4de2-8359-822583c392d6.png) ### 封装 由于面象向对象是将数据与方法封装到一个类里。使用者无需关心类是怎么实现的。在 C_OOP 中贯彻了这一思想,C中有一种复杂的数据结构叫做struct。struct是C里面的结构体。 如上图假如我们要对鸟bird进行封装,bird可能包括姓名、颜色、栖息地、重量、属性等信息。我们就可以对它封装如下: ``` struct Bird{ char name[20];//姓名 char color; //颜色 char addr[30]; //栖息地 int weight; //体重 int other; //属性 }; ``` 当我们要像OOP那样新建一个对象时,我们就可以: ``` struct Bird p; ``` 我们就可以直接对p进行赋值: ``` p.name = "bird"; p.color = 'b'; //'b' = black; 'g' = green p.addr = 'w'; p.weight = 175; p.other = 1; ``` ### 继承 在常见用C语言实现继承的机制中,多半是用结构体组合实现的,同样利用struct,我们来创建一个Bird结构,同时继承结构体Bird,如下: ``` struct fBird{ struct Bird p; char fly[20]; //飞翔 int scream; //鸣叫 }; ``` 对Bird进行创建对象,并赋值: ``` struct fBird s; s.p.name = "bird"; s.p.color = 'b'; s.p.other = 25; s.p.weight = 65; s.fly = "0618"; s.scream = 90; ``` ### 多态 C_OOP中的一个核心就是多态,C中对于多态的实现可以借助函数指针来实现。为了简单起见,我们假设Bird这个结构体中,只有一个函数指针。 ``` struct Bird{ void (*print)(void *p); }; struct fBird{ struct Bird p; }; ``` 而Bird和fBird这两个结构体的print函数实现如下: ``` void printBird(void *Bird){ if(NULL == Bird) return ; struct Bird *p = (struct Bird *)Bird; printf("run in the Bird!!\n"); } void printfBird(void *Bird){ if(NULL == Bird) return ; struct Bird *p = (struct Bird *)Bird; printf("run in the fBird!!\n"); } ``` 我们写一个函数来调用他们: ``` void print(void *Bird){ if(NULL == Bird) return ; struct Bird *p = (struct Bird *)Bird; p->print(Bird); } int main(){ struct Bird bird; struct fBird fbird; Bird.print = printBird; fBird.p.print = printfBird; print(&bird); //实参为Bird的对象 print(&fbird); //实参为fBird的对象 return 0; } ``` 他们的输出为: ``` run in the Bird!! run in the fBird!! ``` 其实这个也不难理解,无论是fBird还是Bird,他们在内存中只有一个变量,就是那个函数指针,而void表示任何类型的指针,当我们将它强制转换成struct Bird类型时,p->print指向的自然就是传入实参的print地址。 ## OOP真的那么重要? 从大学到工作至今,在嵌入式领域中一直是使用C语言,而我在学习C++的过程中,看的代码越多,代码量越大,越来越觉得C++对于大型软件架构的良好可控性,和对以后程序员维护代码时良好的可读性; 个人认为:C语言中最大的成功在于它的指针,但是也是最容易出错的,想要理解C,必须要掌握指针。虽然说,语言只是一门工具,但是这是基础.或者你可以说C太底层,现在都是OOP的时代了,谁还会用面向过程的,你们不要忘了操作系统是用什么写的?是C;C实现的nginx的并发量是C++实现的apache的几十倍,关键是要理解语言背后的思想。 当然这不是为了OOP而OOP,实在是OOP的一些特征,例如封装,多态其实是软件工程思想,这些思想不分语言,遵循了这些思想可以使得程序更有弹性,更易修改和维护,避免僵化,脆弱的性质。 ## 嵌入式C语言使用OOP的一些思考 然而就目前来说,在嵌入式领域广泛的使用C++显然是不现实的事情。在一个到处是OOP的年代,为何面向过程的C语言依然可以如此活跃? 我们可以用它来开发一系列的小工具,Unix/Linux就是由这些小工具组成的操作系统;同时用C语言可以开发高性能的应用程序。 C语言良好的可移植性,小巧灵活,而且还有一个直接与硬件打交道的指针的存在,对内存等良好的操作性以及执行之速度快,是嵌入式开发唯有的高级语言,均是一般嵌入式产品的不二首选。 ## LW_OOPC->C语言的面对对象 LW_OOPC是台湾的MISOO团队根据多年研发经验,总结出来的一种轻便的面向对象的C语言。虽然不足以提供足够的能力使我们实现面向对象所有的概念,但是我们依然可以应用它们完成我们简单的面向对象思想的构建。 lw_oopc仅用了2个文件,.h及.c文件就实现了面向对象的三大因素,实现过程极为简洁又富含技巧。lw_oopc说白了,就是定义了一堆宏,使用起来也就是调用这些宏。 ``` //| INTERFACE | 接口 //---------------------------------------------------------------------- //| CLASS | 类 //---------------------------------------------------------------------- //| CTOR | 构造器开始 //---------------------------------------------------------------------- //| END_CTOR | 构造器截止 //---------------------------------------------------------------------- //| FUNCTION_SETTING | 关联成员函数指针 //---------------------------------------------------------------------- //| IMPLEMENTS | 继承 //---------------------------------------------------------------------- //| DTOR | 为了支持析构函数的概念 //| END_DTOR | //---------------------------------------------------------------------- //| ABS_CLASS | 为了支持抽象类的概念 //---------------------------------------------------------------------- //| ABS_CTOR | 为了支持可继承的抽象类的构造函数 //| END_ABS_CTOR | //---------------------------------------------------------------------- //| EXTENDS | 为了让熟悉Java的人容易理解(与IMPLEMENTS宏等同) //---------------------------------------------------------------------- //| SUPER_CTOR | 为了支持子类调用父类的构造函数 //---------------------------------------------------------------------- //| SUPER_PTR | 为了支持向上转型 //| SUPER_PTR_2 | //| SUPER_PTR_3 | //---------------------------------------------------------------------- //| SUB_PTR | 为了支持向下转型 //| SUB_PTR_2 | //| SUB_PTR_3 | //---------------------------------------------------------------------- //| INHERIT_FROM | 为了支持访问直接父类的数据成员 //---------------------------------------------------------------------- ``` 下面是对LW_OOPC的简单的分析。 ### LW_OOPC概述 简单来说它主要是一个头文件,我们通过对这个头文件的使用来实现面向对象。 ``` //lw_oopc.h : MISOO团队设计的C宏 #include #ifndef LW_OOPC #define LW_OOPC #define CLASS(type) / typedef struct type type; / struct type #define CTOR(type) / void* type##New() / { / struct type *t; / t = (struct type*)malloc(sizeof(struct type)); #define CTOR2(type, type2) / void* type2##New() / { / struct type *t; / t = (struct type*)malloc(sizeof(struct type)); #define END_CTOR return (void*)t; } #define FUNCTION_SETTING(f1, f2) t->f1 = f2; #define IMPLEMENTS(type) struct type type #define INTERFACE(type) struct type #endif /@@* lw_oopc.h */ ``` 下面一段代码是简单的OOPC的应用: ``` // Circle.c #include #include "lw_oop.h" #define PI 3.1415926 CLASS(Circle) { double (*cal_area)(double); } double circle_cal_area(double radius) { return PI*r*r; } CTOR(Circle) FUNCTION_SETTING(cal_area, circle_cal_area) END_CTOR int main() { double area = 0.0; Circle *pc; pc = (Circle*)CircleNew(); area = pc->cal_area(10); printf("area = %f/n", area); return 0; } ``` ### 接口的实现 在OOP程序中,通常是通过类定义和接口定义来实现的。 ``` //IA.h #include "lw_oopc.h" INTERFACE(IA) { void (*init)(void*, double); double (*cal_area)(void*); double (*cal_permimeter)(void*); } //circle.c #include "IA.h" #define PI 3.1415926 CLASS(Circle) { IMPLEMENTS(IA); double radius; } static void circle_init(void* circle, double radius) { Circle *_this = (Circle*)circle; _this->radius = radius; } static double circle_cal_area(void* circle) { Circle *_this = (Circle*)circle; return PI*_this->radius*_this->radius; } static double circle_cal_permimeter(void* circle) { Circle *_this = (Circle*)circle; return 2*PI*_this->radius; } CTOR(Circle) FUNCTION_SETTING(IA.init, circle_init) FUNCTION_SETTING(IA.cal_area, circle_cal_area) FUNCTION_SETTING(IA.cal_permimeter, circle_cal_permimeter) END_CTOR //main.c #include #include “IA.h” void print_area(IA* pi) { printf("area = %f/n", pi->cal_area(pi)); } int main() { IA *pc = NULL; pc = (IA*)CircleNew(); pc->init(pc, 10.0); print_area(); return 0; } ``` ## 总结 语言只是一种工具,任何语言之间都是相通的,一通则百通,关键是要理解语言背后的思想,理解其思想,任何语言,拿来用就行了。语言没有好坏之分,任何语言既然存在自然有它存在的价值。推荐阅读:
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