如何用C語言實(shí)現(xiàn)面向?qū)ο缶幊蘋OP？

解釋區(qū)分一下C語言和OOP我們經(jīng)常說C語言是面向過程的，而C＋＋是面向?qū)ο蟮模欢螢槊嫦驅(qū)ο?，什么又是面向過程呢？不管怎么樣，我們最原始的目標(biāo)只有一個(gè)就是實(shí)現(xiàn)我們所需要的功能，從這一點(diǎn)說它們是殊途同歸的。過程與對(duì)象只是側(cè)重點(diǎn)不同而已。

舉個(gè)例子吧，我現(xiàn)在有個(gè)計(jì)劃，要去北京，OOP語言是直接給你一個(gè)車，然后你自己設(shè)定路線去北京就好，而C語言是需要你自己制造零件，自己組裝好車，然后再自己設(shè)定路線，最后到達(dá)北京。C語言比較費(fèi)勁，但是程序的效率很高。

過程&對(duì)象？一個(gè)對(duì)象就是由或多或少的針對(duì)這個(gè)對(duì)象的過程構(gòu)成的，當(dāng)然其中是少不了必要的屬性。

一個(gè)過程是針對(duì)一個(gè)或者是多個(gè)對(duì)象所進(jìn)行的操作。兩者是可以互相轉(zhuǎn)換的，關(guān)鍵是哪一種方式更能適合你現(xiàn)在的需求，更能讓你的軟件開發(fā)錦上添花。

我個(gè)人認(rèn)為一般情況下，一個(gè)更容易擴(kuò)展、維護(hù)的軟件通常采用的是OOP的思想，添加一個(gè)原本不存在的相對(duì)無關(guān)單獨(dú)的個(gè)體，總比在一個(gè)已經(jīng)存在的過程內(nèi)硬塞進(jìn)去一個(gè)對(duì)象要簡單；而且面向過程更容易導(dǎo)致混亂的維護(hù)。

舉個(gè)例子，同樣是一條河與一個(gè)湖泊，哪一個(gè)更容管理維護(hù)呢？我想答案是顯而易見的。當(dāng)然不管怎么樣，軟件本身設(shè)計(jì)架構(gòu)的好壞也是非常重要的。

C語言的特性，實(shí)現(xiàn)OOPC是一門面向過程的語言，但它依舊可以實(shí)現(xiàn)大多數(shù)面向?qū)ο笏芡瓿傻墓ぷ鳌１热缑嫦驅(qū)ο蟮娜筇匦裕悍庋b、繼承、多態(tài)。我們以下圖來寫代碼舉例子。

封裝由于面象向?qū)ο笫菍?shù)據(jù)與方法封裝到一個(gè)類里。使用者無需關(guān)心類是怎么實(shí)現(xiàn)的。在 C_OOP 中貫徹了這一思想，C中有一種復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)叫做struct。struct是C里面的結(jié)構(gòu)體。

如上圖假如我們要對(duì)鳥bird進(jìn)行封裝，bird可能包括姓名、顏色、棲息地、重量、屬性等信息。我們就可以對(duì)它封裝如下：

struct Bird{ char name［20］;//姓名 char color; //顏色 char addr［30］; //棲息地 int weight; //體重 int other; //屬性};

當(dāng)我們要像OOP那樣新建一個(gè)對(duì)象時(shí)，我們就可以：

struct Bird p;

我們就可以直接對(duì)p進(jìn)行賦值：

p.name = “bird”;p.color = ‘b’; //‘b’ = black; ‘g’ = greenp.addr = ‘w’; p.weight = 175;p.other = 1;

繼承在常見用C語言實(shí)現(xiàn)繼承的機(jī)制中，多半是用結(jié)構(gòu)體組合實(shí)現(xiàn)的，同樣利用struct，我們來創(chuàng)建一個(gè)Bird結(jié)構(gòu)，同時(shí)繼承結(jié)構(gòu)體Bird，如下：

struct fBird{ struct Bird p; char fly［20］; //飛翔 int scream; //鳴叫};

對(duì)Bird進(jìn)行創(chuàng)建對(duì)象，并賦值：

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;

多態(tài)C_OOP中的一個(gè)核心就是多態(tài)，C中對(duì)于多態(tài)的實(shí)現(xiàn)可以借助函數(shù)指針來實(shí)現(xiàn)。為了簡單起見，我們假設(shè)Bird這個(gè)結(jié)構(gòu)體中，只有一個(gè)函數(shù)指針。

struct Bird{ void （*print）（void *p）;};struct fBird{ struct Bird p;};

而Bird和fBird這兩個(gè)結(jié)構(gòu)體的print函數(shù)實(shí)現(xiàn)如下：

void printBird（void *Bird）{ if（NULL == Bird） return ; struct Bird *p = （struct Bird *）Bird; printf（“run in the Bird?。?”）;}void printfBird（void *Bird）{ if（NULL == Bird） return ; struct Bird *p = （struct Bird *）Bird; printf（“run in the fBird?。?”）;}

我們寫一個(gè)函數(shù)來調(diào)用他們：

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）; //實(shí)參為Bird的對(duì)象 print（&fbird）; //實(shí)參為fBird的對(duì)象 return 0;}

他們的輸出為：

run in the Bird?。un in the fBird??！

其實(shí)這個(gè)也不難理解，無論是fBird還是Bird，他們在內(nèi)存中只有一個(gè)變量，就是那個(gè)函數(shù)指針，而void表示任何類型的指針，當(dāng)我們將它強(qiáng)制轉(zhuǎn)換成struct Bird類型時(shí)，p-》print指向的自然就是傳入實(shí)參的print地址。

OOP真的那么重要？從大學(xué)到工作至今，在嵌入式領(lǐng)域中一直是使用C語言，而我在學(xué)習(xí)C＋＋的過程中，看的代碼越多，代碼量越大，越來越覺得C＋＋對(duì)于大型軟件架構(gòu)的良好可控性，和對(duì)以后程序員維護(hù)代碼時(shí)良好的可讀性；

個(gè)人認(rèn)為：C語言中最大的成功在于它的指針，但是也是最容易出錯(cuò)的，想要理解C，必須要掌握指針。雖然說，語言只是一門工具，但是這是基礎(chǔ).

或者你可以說C太底層，現(xiàn)在都是OOP的時(shí)代了，誰還會(huì)用面向過程的，你們不要忘了操作系統(tǒng)是用什么寫的？是C；C實(shí)現(xiàn)的nginx的并發(fā)量是C++實(shí)現(xiàn)的apache的幾十倍，關(guān)鍵是要理解語言背后的思想。

當(dāng)然這不是為了OOP而OOP，實(shí)在是OOP的一些特征，例如封裝，多態(tài)其實(shí)是軟件工程思想，這些思想不分語言，遵循了這些思想可以使得程序更有彈性，更易修改和維護(hù)，避免僵化，脆弱的性質(zhì)。

嵌入式C語言使用OOP的一些思考然而就目前來說，在嵌入式領(lǐng)域廣泛的使用C＋＋顯然是不現(xiàn)實(shí)的事情。在一個(gè)到處是OOP的年代，為何面向過程的C語言依然可以如此活躍？

我們可以用它來開發(fā)一系列的小工具，Unix/Linux就是由這些小工具組成的操作系統(tǒng)；同時(shí)用C語言可以開發(fā)高性能的應(yīng)用程序。

C語言良好的可移植性，小巧靈活，而且還有一個(gè)直接與硬件打交道的指針的存在，對(duì)內(nèi)存等良好的操作性以及執(zhí)行之速度快，是嵌入式開發(fā)唯有的高級(jí)語言，均是一般嵌入式產(chǎn)品的不二首選。

LW_OOPC-》C語言的面對(duì)對(duì)象LW_OOPC是臺(tái)灣的MISOO團(tuán)隊(duì)根據(jù)多年研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出來的一種輕便的面向?qū)ο蟮腃語言。雖然不足以提供足夠的能力使我們實(shí)現(xiàn)面向?qū)ο笏械母拍睿俏覀円廊豢梢詰?yīng)用它們完成我們簡單的面向?qū)ο笏枷氲臉?gòu)建。

lw_oopc僅用了2個(gè)文件，.h及.c文件就實(shí)現(xiàn)了面向?qū)ο蟮娜笠蛩?，?shí)現(xiàn)過程極為簡潔又富含技巧。lw_oopc說白了，就是定義了一堆宏，使用起來也就是調(diào)用這些宏。

//| INTERFACE | 接口//----------------------------------------------------------------------//| CLASS | 類//----------------------------------------------------------------------//| CTOR | 構(gòu)造器開始//---------------------------------------------------------------------- //| END_CTOR | 構(gòu)造器截止//----------------------------------------------------------------------//| FUNCTION_SETTING | 關(guān)聯(lián)成員函數(shù)指針//----------------------------------------------------------------------//| IMPLEMENTS | 繼承//----------------------------------------------------------------------//| DTOR | 為了支持析構(gòu)函數(shù)的概念 //| END_DTOR | //----------------------------------------------------------------------//| ABS_CLASS | 為了支持抽象類的概念 //----------------------------------------------------------------------//| ABS_CTOR | 為了支持可繼承的抽象類的構(gòu)造函數(shù) //| END_ABS_CTOR | //----------------------------------------------------------------------//| EXTENDS | 為了讓熟悉Java的人容易理解（與IMPLEMENTS宏等同） //----------------------------------------------------------------------//| SUPER_CTOR | 為了支持子類調(diào)用父類的構(gòu)造函數(shù)//----------------------------------------------------------------------//| SUPER_PTR | 為了支持向上轉(zhuǎn)型 //| SUPER_PTR_2 | //| SUPER_PTR_3 | //----------------------------------------------------------------------//| SUB_PTR | 為了支持向下轉(zhuǎn)型 //| SUB_PTR_2 | //| SUB_PTR_3 | //----------------------------------------------------------------------//| INHERIT_FROM | 為了支持訪問直接父類的數(shù)據(jù)成員//----------------------------------------------------------------------

下面是對(duì)LW_OOPC的簡單的分析。

LW_OOPC概述簡單來說它主要是一個(gè)頭文件，我們通過對(duì)這個(gè)頭文件的使用來實(shí)現(xiàn)面向?qū)ο蟆?/p>

//lw_oopc.h ： MISOO團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)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 */

下面一段代碼是簡單的OOPC的應(yīng)用：

// Circle.c #include#include “l(fā)w_oop.h”#define PI 3.1415926CLASS（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_CTORint main（）{ double area = 0.0; Circle *pc; pc = （Circle*）CircleNew（）; area = pc-》cal_area（10）; printf（“area = %f/n”， area）; return 0;}

接口的實(shí)現(xiàn)在OOP程序中，通常是通過類定義和接口定義來實(shí)現(xiàn)的。

//IA.h #include “l(fā)w_oopc.h”INTERFACE（IA）{ void （*init）（void*， double）; double （*cal_area）（void*）; double （*cal_permimeter）（void*）;}

//circle.c #include “IA.h”#define PI 3.1415926CLASS（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;}

總結(jié)語言只是一種工具，任何語言之間都是相通的，一通則百通，關(guān)鍵是要理解語言背后的思想，理解其思想，任何語言，拿來用就行了。語言沒有好壞之分，任何語言既然存在自然有它存在的價(jià)值。

責(zé)任編輯：haq