用C编写面向对象代码有哪些方法?特别是在多态性方面。


另请参阅此堆栈溢出问题C中的面向对象。


当前回答

有几种技术可以使用。最重要的是如何分割项目。我们在项目中使用的接口是在.h文件中声明的,对象的实现是在.c文件中。重要的部分是,所有包含.h文件的模块都只将对象视为void *,而.c文件是唯一知道结构内部的模块。

以FOO类为例:

在。h文件中

#ifndef FOO_H_
#define FOO_H_

...
 typedef struct FOO_type FOO_type;     /* That's all the rest of the program knows about FOO */

/* Declaration of accessors, functions */
FOO_type *FOO_new(void);
void FOO_free(FOO_type *this);
...
void FOO_dosomething(FOO_type *this, param ...):
char *FOO_getName(FOO_type *this, etc);
#endif

C实现文件就像这样。

#include <stdlib.h>
...
#include "FOO.h"

struct FOO_type {
    whatever...
};


FOO_type *FOO_new(void)
{
    FOO_type *this = calloc(1, sizeof (FOO_type));

    ...
    FOO_dosomething(this, );
    return this;
}

因此,我明确地将指针指向该模块的每个函数。c++编译器隐式地完成它,而在C中我们显式地将它写出来。

我真的在我的程序中使用了这个,以确保我的程序不是用c++编译的,而且它在我的语法高亮编辑器中有另一种颜色的良好属性。

FOO_struct的字段可以在一个模块中修改,而另一个模块甚至不需要重新编译就仍然可用。

通过这种风格,我已经处理了OOP(数据封装)的很大一部分优点。通过使用函数指针,甚至可以很容易地实现继承之类的东西,但老实说,它真的很少有用。

其他回答

我建立了一个小图书馆,在那里我尝试了,对我来说,它真的很有效。所以我想和你分享这段经历。

https://github.com/thomasfuhringer/oxygen

使用结构并将其扩展到每个其他子类,可以很容易地实现单继承。对父结构进行简单的强制转换,就可以在所有后代上使用父方法。 只要知道变量指向持有此类对象的结构体,就可以始终将其转换为根类并进行自省。

正如前面提到的,虚拟方法有点棘手。但它们是可行的。为了保持简单,我只是在类描述结构中使用了一个函数数组,每个子类在需要的地方复制和重新填充单独的插槽。

多重继承实现起来相当复杂,并且会对性能产生重大影响。所以我离开了。我确实认为,在相当多的情况下,清晰地模拟现实生活环境是可取和有用的,但在可能90%的情况下,单一继承可以满足需求。而且单一继承很简单,没有成本。

我也不关心类型安全。我认为你不应该依赖编译器来防止你的编程错误。而且无论如何,它只能保护您避免相当小部分的错误。

通常,在面向对象的环境中,您还希望实现引用计数以尽可能地自动化内存管理。因此,我还在“Object”根类中放入了引用计数,并使用了一些功能来封装堆内存的分配和释放。

它非常简单和精简,给了我OO的基本要领,而不强迫我去处理c++这个怪物。而且我保留了留在C领域的灵活性,这使得集成第三方库更加容易。

我亲眼见过。我不推荐。c++最初是作为一个生成C代码的中间步骤的预处理器开始的。

本质上,您最终要做的是为所有方法创建一个调度表,其中存储函数引用。派生类需要复制这个分派表并替换您想要重写的条目,如果您的新“方法”想要调用基方法,则必须调用原始方法。最终,你要重写c++。

哪些文章或书籍适合在C语言中使用面向对象的概念?

Dave Hanson的《C接口与实现》在封装和命名方面非常出色,在函数指针的使用方面也非常出色。Dave没有尝试模拟继承。

我相信,用C语言实现OOP除了本身很有用外,还是学习OOP和理解其内部工作原理的好方法。许多程序员的经验表明,要有效和自信地使用一项技术,程序员必须理解底层概念最终是如何实现的。在C语言中模拟类、继承和多态性就教会了我们这一点。

为了回答最初的问题,这里有一些资源,教如何在C中进行OOP:

embeddegurus.com博客文章“C中基于对象的编程”展示了如何在可移植C中实现类和单继承: http://embeddedgurus.com/state-space/2008/01/object-based-programming-in-c/

应用笔记“C+ - C面向对象编程”展示了如何使用预处理器宏在C中实现类、单继承和后期绑定(多态性): http://www.state-machine.com/resources/cplus_3.0_manual.pdf,示例代码可从http://www.state-machine.com/resources/cplus_3.0.zip获得

既然你说的是多态性,那么是的,你可以,我们在c++出现之前几年就已经在做这类事情了。

基本上,你使用一个结构体来保存数据和一个函数指针列表,以指向该数据的相关函数。

因此,在一个通信类中,你会有一个打开、读、写和关闭调用,它将被维护为结构中的四个函数指针,与对象的数据一起,类似于:

typedef struct {
    int (*open)(void *self, char *fspec);
    int (*close)(void *self);
    int (*read)(void *self, void *buff, size_t max_sz, size_t *p_act_sz);
    int (*write)(void *self, void *buff, size_t max_sz, size_t *p_act_sz);
    // And data goes here.
} tCommClass;

tCommClass commRs232;
commRs232.open = &rs232Open;
: :
commRs232.write = &rs232Write;

tCommClass commTcp;
commTcp.open = &tcpOpen;
: :
commTcp.write = &tcpWrite;

当然,上面的那些代码段实际上是在诸如rs232Init()这样的“构造函数”中。

当你“继承”这个类时,你只需要改变指针指向你自己的函数。每个调用这些函数的人都会通过函数指针来做,给你你的多态性:

int stat = (commTcp.open)(commTcp, "bigiron.box.com:5000");

有点像手动虚表。

你甚至可以通过将指针设置为NULL来创建虚拟类——这与c++的行为略有不同(运行时的核心转储而不是编译时的错误)。

下面是一段演示它的示例代码。首先是顶级类结构:

#include <stdio.h>

// The top-level class.

typedef struct sCommClass {
    int (*open)(struct sCommClass *self, char *fspec);
} tCommClass;

然后我们有TCP '子类'的函数:

// Function for the TCP 'class'.

static int tcpOpen (tCommClass *tcp, char *fspec) {
    printf ("Opening TCP: %s\n", fspec);
    return 0;
}
static int tcpInit (tCommClass *tcp) {
    tcp->open = &tcpOpen;
    return 0;
}

HTTP也是一样:

// Function for the HTTP 'class'.

static int httpOpen (tCommClass *http, char *fspec) {
    printf ("Opening HTTP: %s\n", fspec);
    return 0;
}
static int httpInit (tCommClass *http) {
    http->open = &httpOpen;
    return 0;
}

最后是一个测试程序来展示它的作用:

// Test program.

int main (void) {
    int status;
    tCommClass commTcp, commHttp;

    // Same 'base' class but initialised to different sub-classes.

    tcpInit (&commTcp);
    httpInit (&commHttp);

    // Called in exactly the same manner.

    status = (commTcp.open)(&commTcp, "bigiron.box.com:5000");
    status = (commHttp.open)(&commHttp, "http://www.microsoft.com");

    return 0;
}

这将产生输出:

Opening TCP: bigiron.box.com:5000
Opening HTTP: http://www.microsoft.com

你可以看到不同的函数被调用,取决于子类。