真的可以,用C语言实现面向对象编程OOP

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。

真的可以,用C语言实现面向对象编程OOP

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。

真的可以,用C语言实现面向对象编程OOP

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.

真的可以,用C语言实现面向对象编程OOP

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->radiusradius = 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;  

} 

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