C語言面向對象的藝術

先來看封裝。

所謂封裝，通俗地說，就是一個姑娘化了妝，只給你看她想讓你看的那一面，至于里面是否刮了骨、墊了東西，不給你看。說到封裝就得說隱藏，這是對兄弟概念；其實我理解隱藏是更深的封裝，完全不給你看見，而封裝可能是猶抱琵琶半遮面。封裝在 C++ 語言中有 protected 、 private 關鍵字在語言層面上支持，而 C 語言中沒有這些。C 有結構體（ struct ），其實可以實現(xiàn)封裝和隱藏。

struct A_private;
struct A {
    int a;
    ...
    void (*func)(struct A*);

    struct A_private * priv;
};

上面的代碼，我們只向前聲明結構體 struct A_private ，沒人知道它里面具體是什么東西。假如 struct A 對應的頭文件是 A.h ，那么把 A_private 的聲明放在 A_p.h 中，A.c 文件包含 A_p.h ，那么在實現(xiàn) struct A 的函數(shù)指針 func 時如何使用 struct A_private ，客戶程序員根本無須知道。

這樣做的好處是顯而易見的，除了預定義好的接口，客戶程序員完全不需要知道實現(xiàn)細節(jié)，即便實現(xiàn)經過重構完全重來，客戶程序員也不需要關注，甚至相應的模塊連重新編譯都不要——因為 A.h 自始至終都沒變過。

另外對于某些方法，僅僅是在對象內部使用，它們將采用static修辭把作用范圍局限在一個文件的內部：

到現(xiàn)在為止，封裝和隱藏就實現(xiàn)了，而且很徹底。

再看繼承。

首先C語言中的void指針是非常強大的，不僅可以指向變量而且還可以泛指向任何數(shù)據(jù)，例如不同類型的變量，函數(shù)等。不同變量間的指針只需要強制轉換類型就可實現(xiàn)不同類型數(shù)據(jù)的訪問。例如如下代碼：

struct parent_class
{
int a, b;
char *str;
};
struct child_class
{
struct parent_class p;
int a, b;
};
void func()
{
struct child_class obj, *obj_ptr;
struct parent_class *parent_ptr;
obj ptr = &obj;
/* 獲得父指針 */
parent ptr = (struct parent*) &obj;
parent ptr- >a = 1;
parent ptr- >b = 5;
obj ptr- >a = 10;
obj ptr- >b = 100;
}

在上面代碼中，注意subobject結構中第一個成員p，這種聲明方式代表subobject類型的數(shù)據(jù)中開始的位置包含一個parent類型的變量。在函數(shù)func中obj是一個subobject對象，正向這個結構類型指示的，它前面的數(shù)據(jù)應該包含一個parent類型的數(shù)據(jù)。在第17行的強制類型賦值中parent ptr指向了obj變量的首地址，實際上也就是obj變量中的p對象。

好了，現(xiàn)在parent ptr指向的是一個真真實實的parent類型的結構，那么可以按照parent的方式訪問其中的成員，當然也包括可以使用和parent結構相關的函數(shù)來處理內部數(shù)據(jù)，因為一個正常的，正確的代碼，它是不會越界訪問parent結構體以外的數(shù)據(jù)的。經過這基本的結構體層層相套包含，對象簡單的繼存關系就體現(xiàn)出來了：父對象放于數(shù)據(jù)塊的最前方，代碼中可以通過強制類型轉換來獲得父對象指針。

最后來看多態(tài)。

這里只講解多態(tài)最基本的用法，就是實現(xiàn)改寫對象的行為。虛函數(shù)與重載涉及比較復雜的底層機制，筆者暫時還沒有研究清楚。

多態(tài)，就是說用同一的接口代碼處理不同的數(shù)據(jù)。比如說，下面的base_class結構就是一個通用的數(shù)據(jù)結構，我們也不清楚a是什么數(shù)據(jù)，vfunc是什么處理函數(shù)？但是，我們處理的時候只要調用base_class->vfunc(int a)就可以了。剩下來的事情我們不需要管，因為不同的接口會有不同的函數(shù)去處理，我們只要學會調用就可以了。

struct base_class
{
int a;
void (*vfunc)(int a);
}
void base_class_vfunc(struct base_class *self, int a)
{
assert(self != NULL);
assert(slef- >vfunc != NULL);
self- >vfunc(a);
}
struct child_class
{
struct base_class parent;
int b;
};
void child_class_init(struct child_class* self)
{
struct base_class* parent;
parent = (struct_base_class*) self;
assert(parent != NULL);
parent- >vfunc = child_class_vfunc;
}
static void child_class_vfunc(struct child_class*self, int a)
{
self- >b = a + 10;
}