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

你可以使用函数指针来伪装它,事实上,我认为理论上可以将c++程序编译成C语言。

然而,将一种范式强加于一种语言,而不是选择一种使用范式的语言,很少有意义。

其他回答

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。

命名空间通常通过以下方式实现:

stack_push(thing *)

而不是

stack::push(thing *)

要将C结构体变成类似c++类的东西,您可以转向:

class stack {
     public:
        stack();
        void push(thing *);
        thing * pop();
        static int this_is_here_as_an_example_only;
     private:
        ...
};

Into

struct stack {
     struct stack_type * my_type;
     // Put the stuff that you put after private: here
};
struct stack_type {
     void (* construct)(struct stack * this); // This takes uninitialized memory
     struct stack * (* operator_new)(); // This allocates a new struct, passes it to construct, and then returns it
     void (*push)(struct stack * this, thing * t); // Pushing t onto this stack
     thing * (*pop)(struct stack * this); // Pops the top thing off the stack and returns it
     int this_is_here_as_an_example_only;
}Stack = {
    .construct = stack_construct,
    .operator_new = stack_operator_new,
    .push = stack_push,
    .pop = stack_pop
};
// All of these functions are assumed to be defined somewhere else

和做的事:

struct stack * st = Stack.operator_new(); // Make a new stack
if (!st) {
   // Do something about it
} else {
   // You can use the stack
   stack_push(st, thing0); // This is a non-virtual call
   Stack.push(st, thing1); // This is like casting *st to a Stack (which it already is) and doing the push
   st->my_type.push(st, thing2); // This is a virtual call
}

我没有做析构函数或删除,但它遵循相同的模式。

This_is_here_as_an_example_only类似于一个静态类变量——在一个类型的所有实例之间共享。所有的方法都是静态的,除了一些采用this *

我有点晚了,但我想分享我在这个主题上的经验:我这些天在使用嵌入式的东西,我唯一的(可靠的)编译器是C,所以我想在我用C编写的嵌入式项目中应用面向对象的方法。

到目前为止,我看到的大多数解决方案都大量使用类型转换,因此我们失去了类型安全:如果你犯了错误,编译器不会帮助你。这是完全不能接受的。

我的要求是:

尽可能避免类型转换,这样我们就不会失去类型安全; 多态:我们应该能够使用虚方法,类的用户不应该知道某个特定的方法是否是虚的; 多重继承:我不经常使用它,但有时我确实希望某个类实现多个接口(或扩展多个超类)。

我在本文中详细解释了我的方法:C语言中的面向对象编程;另外,还有一个工具可以自动生成基类和派生类的样板代码。

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。

关于c语言OOP的另一个变化,请参阅http://slkpg.byethost7.com/instance.html。它强调仅使用本机c实现实例数据的可重入性,多重继承使用函数包装器手动完成。保持型号安全。下面是一个小例子:

typedef struct _peeker
{
    log_t     *log;
    symbols_t *sym;
    scanner_t  scan;            // inherited instance
    peek_t     pk;
    int        trace;

    void    (*push) ( SELF *d, symbol_t *symbol );
    short   (*peek) ( SELF *d, int level );
    short   (*get)  ( SELF *d );
    int     (*get_line_number) ( SELF *d );

} peeker_t, SlkToken;

#define push(self,a)            (*self).push(self, a)
#define peek(self,a)            (*self).peek(self, a)
#define get(self)               (*self).get(self)
#define get_line_number(self)   (*self).get_line_number(self)

INSTANCE_METHOD
int
(get_line_number) ( peeker_t *d )
{
    return  d->scan.line_number;
}

PUBLIC
void
InitializePeeker ( peeker_t  *peeker,
                   int        trace,
                   symbols_t *symbols,
                   log_t     *log,
                   list_t    *list )
{
    InitializeScanner ( &peeker->scan, trace, symbols, log, list );
    peeker->log = log;
    peeker->sym = symbols;
    peeker->pk.current = peeker->pk.buffer;
    peeker->pk.count = 0;
    peeker->trace = trace;

    peeker->get_line_number = get_line_number;
    peeker->push = push;
    peeker->get = get;
    peeker->peek = peek;
}