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我們知道面向?qū)ο蟮娜筇匦苑謩e是：封裝、繼承、多態(tài)。很多語言例如：C++和Java等都是面向?qū)ο蟮木幊陶Z言，而我們通常說C是面向過程的語言，那么是否可以用C實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的面向?qū)ο竽?#xff1f;答案是肯定的！C有一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)叫做結(jié)構(gòu)體(struct)和函數(shù)指針，使用結(jié)構(gòu)體和函數(shù)指針便可實(shí)現(xiàn)面向?qū)ο蟮娜筇匦浴?p>C語言實(shí)現(xiàn)封裝

首先我們先簡(jiǎn)單了解一下什么是封裝，簡(jiǎn)單的說封裝就是類將屬性和屬性操作封裝在一個(gè)不可分割的獨(dú)立實(shí)體，只提供對(duì)外訪問屬性的操作方法。用戶無需知道對(duì)象的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，但能通過對(duì)外提供的接口訪問內(nèi)部屬性數(shù)據(jù)。

由于C沒有像C++一樣可以設(shè)置類內(nèi)部數(shù)據(jù)的訪問權(quán)限，所以C的屬性和操作都是公有的，但是我們可以用C的函數(shù)指針模仿C++實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的封裝。后續(xù)的多態(tài)實(shí)現(xiàn)也用到C的函數(shù)指針。我們知道C++所有的非靜態(tài)成員函數(shù)會(huì)有一個(gè)this指針，通過this指針可以訪問所有的成員變量和成員函數(shù)。而C可以通過傳入成員變量所在的結(jié)構(gòu)體指針，達(dá)到C++ this指針的效果。現(xiàn)在我們構(gòu)建一個(gè)簡(jiǎn)單的Bird類，Bird有名稱(Name)，顏色(Color)，重量(Weight)，棲居地(Addr)屬性和對(duì)應(yīng)的操作方法。

enum{
????INVALID_COLOR = 0,
????RED = 1,
????GREEN = 2,
};

struct?Bird{
????char?*Name;
????char?*Addr;
????int?Color;
????int?Weight;

????void?(*SetName)(struct?Bird *Bird, char?*Name);
????void?(*SetAddr)(struct?Bird *Bird, char?*Addr);
????void?(*SetColor)(struct?Bird *Bird, const?int?Color);
????void?(*SetWeight)(struct?Bird *Bird, const?int?Weight);

????char?*(*GetName)(struct?Bird *Bird);
????int?(*GetColor)(struct?Bird *Bird);
};代碼中SetName, SetAddr, SetColor, SetWeight函數(shù)指針相當(dāng)于C++類的成員函數(shù)，是Bird類內(nèi)部數(shù)據(jù)與外部交互的接口。在C++中this指針是在編譯的時(shí)候由編譯器自己加上去的，所以每個(gè)接口都有一個(gè)struct Bird* 類型形參，該指針的作用相當(dāng)于C++的this指針，通過該指針可以訪問類內(nèi)部的所有成員變量和成員函數(shù)。接下來就需要實(shí)現(xiàn)具體的函數(shù)，再在執(zhí)行構(gòu)造函數(shù)時(shí)手動(dòng)將函數(shù)指針指向最終的實(shí)現(xiàn)函數(shù)。具體成員函數(shù)實(shí)現(xiàn)源碼如下：void?SetBirdName(struct Bird *Bird, const?char?* const?Name){
????if(Bird == NULL){
????????return;
????}
????Bird->Name = Name;
}

void?SetBirdAddr(struct Bird *Bird, const?char?* const?Addr){
????if(Bird == NULL){
????????return;
????}
????Bird->Addr = Addr;
}

void?SetBirdColor(struct Bird *Bird, const?int?Color){
????if(Bird == NULL){
????????return;
????}
????Bird->Color = Color;
}

void?SetBirdWeight(struct Bird *Bird, const?int?Weight){
????if(Bird == NULL){
????????return;
????}
????Bird->Weight = Weight;
}

char?*GetName(struct Bird *Bird){
????if(Bird == NULL){
????????return?NULL;
????}
????
????return?Bird->Name;
}

int?GetColor(struct Bird *Bird){
????if(Bird == NULL){
????????return?INVALID_COLOR;
????}

????return?Bird->Color;
}那么C++的構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)如何使用C來實(shí)現(xiàn)呢？構(gòu)造函數(shù)在創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象實(shí)例時(shí)自動(dòng)調(diào)用，析構(gòu)函數(shù)則在銷毀對(duì)象實(shí)例時(shí)自動(dòng)調(diào)用，實(shí)際上C++的構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)在編譯期間由編譯器插入到源碼中。但是編譯C源碼時(shí)，編譯器沒有這種操作，需要我們手動(dòng)去調(diào)用構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)。而且在調(diào)用C的構(gòu)造函數(shù)時(shí)，需要我們手動(dòng)將函數(shù)指針指向最終的實(shí)現(xiàn)函數(shù)。在調(diào)用C的析構(gòu)函數(shù)時(shí)，需要我們手動(dòng)的釋放資源。

構(gòu)造函數(shù)源碼如下：

void BirdInit(struct Bird *Bird)
{
????if(Bird == NULL){
????????return;
????}
????Bird->SetAddr = SetBirdAddr;
????Bird->SetColor = SetBirdColor;
????Bird->SetName = SetBirdName;
????Bird->SetWeight = SetBirdWeight;

????Bird->GetColor = GetColor;
????Bird->GetName = GetName;

????Bird->SetAddr(Bird, "Guangzhou");
????Bird->SetColor(Bird, RED);
????Bird->SetWeight(Bird, 10);
????Bird->SetName(Bird, "Xiaoming");
}

析構(gòu)函數(shù)源碼如下：

void?BirdDeinit(struct Bird *Bird){
????if(Bird == NULL){
????????return;
????}

????memset(Bird, 0, sizeof(struct Bird));
}至此，C如何實(shí)現(xiàn)面向?qū)ο蟮姆庋b特性已講完，下面看看我們實(shí)際運(yùn)用的效果。int?main(int?argc, char?*argv[]){
????struct?Bird?*Bird?= (struct?Bird?*)malloc(sizeof(struct?Bird));

????BirdInit(Bird); //調(diào)用構(gòu)造函數(shù)
????Bird->SetName(Bird, "Lihua"); //更改Bird的名稱
????Bird->SetColor(Bird, GREEN); //更改Bird的顏色
????printf("Bird name: %s, color: %d\n", Bird->GetName(Bird), Bird->GetColor(Bird));
????BirdDeinit(Bird); //調(diào)用析構(gòu)函數(shù)
????free(Bird);
????Bird = NULL;

????return?0;
}

在mac上編譯執(zhí)行結(jié)果如下：

C語言實(shí)現(xiàn)繼承

我們繼續(xù)簡(jiǎn)單了解一下什么是繼承，繼承就是使用已存在的類的定義基礎(chǔ)建立新類的技術(shù)。新類可以增加新的數(shù)據(jù)和方法，但不能選擇性的繼承父類。而且繼承是“is a”的關(guān)系，比如老鷹是鳥，但是你不能說鳥就是老鷹，因?yàn)檫€有其他鳥類動(dòng)物也是鳥。因?yàn)镃語言本身的限制，只能用C實(shí)現(xiàn)C++的公有繼承(除非使用C開發(fā)新的計(jì)算機(jī)語言)。在C++使用公有繼承(沒有虛函數(shù))，編譯器會(huì)在編譯期間將父類的成員變量插入到子類中，通常是按照順序插入(具體視編譯器決定)。說到這里，我們很容易就能想到如何使用C語言實(shí)現(xiàn)C++的公有繼承了(不帶虛函數(shù))，就是在子類中定義一個(gè)父類的成員變量，而且父類的成員變量只能放在最開始的位置。依舊使用上面建立的Bird類作為父類，我們建立一個(gè)新的子類Eagle(老鷹)，老鷹可以飛翔也吃肉(其他鳥類不一定會(huì)飛和吃肉)，所以我們建立的子類如下：struct?Eagle
{
????struct?Bird Bird;
????BOOL?Fly;
????BOOL?EateMeat;

????void?(*CanFly)(struct?Bird *Bird, const?BOOL?Fly);
????void?(*CanEateMeat)(struct?Bird *Bird, const?BOOL?EateMeat);
????BOOL?(*IsFly)(struct?Bird *Bird);
????BOOL?(*IsEateMeat)(struct?Bird *Bird);
};
extern?void?EagleInit(struct?Eagle *Eagle);
extern?void?EagleDeinit(struct?Eagle *Eagle);在C++中new一個(gè)子類對(duì)象，構(gòu)造函數(shù)的調(diào)用順序則是從繼承鏈的最頂端到最底端，依次調(diào)用構(gòu)造函數(shù)。而delete一個(gè)子類對(duì)象時(shí)，析構(gòu)函數(shù)的調(diào)用順序則是從繼承鏈的最底端到最頂端依次調(diào)用。按照這個(gè)模式，我們子類(Eagle)的構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)就很容易寫了，構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)源碼如下所示：void EagleInit(struct Eagle *Eagle)
{
????if(Eagle == NULL){
????????return;
????}
????BirdInit(&Eagle->Bird);
????Eagle->CanFly = CanFly;
????Eagle->CanEateMeat = CanEateMeat;
????Eagle->IsFly = IsFly;
????Eagle->IsEateMeat = IsEateMeat;

????Eagle->CanFly((struct Bird *)Eagle, TRUE);
????Eagle->CanEateMeat((struct Bird *)Eagle, TRUE);
}

void EagleDeinit(struct Eagle *Eagle)
{
????if(Eagle == NULL){
????????return;
????}
????memset(Eagle, 0, sizeof(struct Eagle));
????BirdDeinit(&Eagle->Bird);
}在子類的構(gòu)造函數(shù)EagleInit中先調(diào)用父類的構(gòu)造函數(shù)BirdInit，在子類的析構(gòu)函數(shù)中先釋放子類的資源再調(diào)用父類的析構(gòu)函數(shù)BirdDeinit。至此，我們完成了C語言實(shí)現(xiàn)C++的公有繼承(不帶虛函數(shù))。

C語言實(shí)現(xiàn)多態(tài)

所謂多態(tài)就是指程序中定義的引用變量所指向的具體類型和通過該引用變量發(fā)出的方法調(diào)用在編程時(shí)并不確定，而是在程序運(yùn)行期間才確定，即一個(gè)引用變量倒底會(huì)指向哪個(gè)類的實(shí)例對(duì)象，該引用變量發(fā)出的方法調(diào)用到底是哪個(gè)類中實(shí)現(xiàn)的方法，必須在由程序運(yùn)行期間才能決定。因?yàn)樵诔绦蜻\(yùn)行時(shí)才確定具體的類，這樣，不用修改源程序代碼，就可以讓引用變量綁定到各種不同的類實(shí)現(xiàn)上，從而導(dǎo)致該引用調(diào)用的具體方法隨之改變，即不修改程序代碼就可以改變程序運(yùn)行時(shí)所綁定的具體代碼，讓程序可以選擇多個(gè)運(yùn)行狀態(tài)，這就是多態(tài)性。老慣例，我們來看一下C++是如何實(shí)現(xiàn)運(yùn)行時(shí)多態(tài)的。C++的運(yùn)行時(shí)多態(tài)是用虛函數(shù)實(shí)現(xiàn)的。在C++中有虛函數(shù)的類存在一個(gè)虛函數(shù)表指針vptr指向一個(gè)虛函數(shù)表。而虛函數(shù)表則存放著，虛函數(shù)對(duì)應(yīng)的實(shí)現(xiàn)函數(shù)。我們用C語言實(shí)現(xiàn)類似于C++的多態(tài)性，可以模仿C++用創(chuàng)建虛函數(shù)表和在類中定義一個(gè)虛函數(shù)表指針實(shí)現(xiàn)。但是我們一般不用這樣實(shí)現(xiàn)，因?yàn)檫@種實(shí)現(xiàn)方式有幾個(gè)缺點(diǎn)：

1、添加和刪除一個(gè)虛函數(shù)時(shí)，虛函數(shù)表大小要隨著改變，函數(shù)在虛函數(shù)表里面存放的位置也要隨著改變。

2、會(huì)增加類的內(nèi)存占用空間。

3、多層間接訪問虛函數(shù)，增加了運(yùn)行開銷和系統(tǒng)復(fù)雜度。

通過仔細(xì)觀察C語言實(shí)現(xiàn)繼承我們可以知道，父類的成員變量會(huì)全部放入到子類內(nèi)存空間中。那么我們是否可以把虛函數(shù)表直接放在類中呢？這個(gè)時(shí)候函數(shù)指針又發(fā)揮作用了！我們可以把多個(gè)函數(shù)指針放在父類中，就可以在之類構(gòu)造函數(shù)中直接將父類里的函數(shù)指針重新指向新的實(shí)現(xiàn)函數(shù)，這就實(shí)現(xiàn)了我們想要的多態(tài)性！因?yàn)轼B類都會(huì)下蛋，所以我們定義一個(gè)下蛋的函數(shù)LayEggs。

Bird類源碼如下：

struct?Bird{
????char?*Name;
????char?*Addr;
????int?Color;
????int?Weight;

????void?(*SetName)(struct?Bird *Bird, char?*Name);
????void?(*SetAddr)(struct?Bird *Bird, char?*Addr);
????void?(*SetColor)(struct?Bird *Bird, const?int?Color);
????void?(*SetWeight)(struct?Bird *Bird, const?int?Weight);

????char?*(*GetName)(struct?Bird *Bird);
????int?(*GetColor)(struct?Bird *Bird);

????void?(*LayEggs)(struct?Bird *Bird);
};
extern?void?BirdInit(struct?Bird *Bird);
extern?void?BirdDeinit(struct?Bird *Bird);

Bird類構(gòu)造函數(shù)源碼如下：

static?void LayEggs(struct Bird *Bird)
{
????if(Bird == NULL){
????????return;
????}

????printf("bird lay eggs\n");
}

void BirdInit(struct Bird *Bird)
{
????if(Bird == NULL){
????????return;
????}
????Bird->SetAddr = SetBirdAddr;
????Bird->SetColor = SetBirdColor;
????Bird->SetName = SetBirdName;
????Bird->SetWeight = SetBirdWeight;

????Bird->GetColor = GetColor;
????Bird->GetName = GetName;

????Bird->LayEggs = LayEggs;

????Bird->SetAddr(Bird, "Guangzhou");
????Bird->SetColor(Bird, RED);
????Bird->SetWeight(Bird, 10);
????Bird->SetName(Bird, "Xiaoming");
}

Eagle類構(gòu)造函數(shù)源碼如下：

static?void LayEggs(struct Bird *Bird)
{
????if(Bird == NULL){
????????return;
????}

????printf("Eagle lay eggs\n");
}

void EagleInit(struct Eagle *Eagle)
{
????if(Eagle == NULL){
????????return;
????}
????BirdInit(&Eagle->Bird);
????Eagle->CanFly = CanFly;
????Eagle->CanEateMeat = CanEateMeat;
????Eagle->IsFly = IsFly;
????Eagle->IsEateMeat = IsEateMeat;

????Eagle->Bird.LayEggs = LayEggs;

????Eagle->CanFly((struct Bird *)Eagle, TRUE);
????Eagle->CanEateMeat((struct Bird *)Eagle, TRUE);
}在Eagle構(gòu)造函數(shù)中，我們將父類的函數(shù)指針指向了新的LayEggs函數(shù)，在程序運(yùn)行期間就會(huì)調(diào)用新的LayEggs函數(shù)。我們修改main函數(shù)，觀察運(yùn)行結(jié)果。

main函數(shù)修改如下：

int?main(int?argc, char?*argv[])
{
????struct?Bird *Bird = (struct?Bird *)malloc(sizeof(struct?Bird));

????BirdInit(Bird); //調(diào)用構(gòu)造函數(shù)
????Bird->SetName(Bird, "Lihua"); //更改Bird的名稱
????Bird->SetColor(Bird, GREEN); //更改Bird的顏色
????printf("Bird name: %s, color: %d\n", Bird->GetName(Bird), Bird->GetColor(Bird));
????Bird->LayEggs(Bird);
????BirdDeinit(Bird); //調(diào)用析構(gòu)函數(shù)
????free(Bird);
????Bird = NULL;

????Bird = (struct?Bird *)malloc(sizeof(struct?Eagle));
????struct?Eagle *Eagle = (struct?Eagle *)Bird;
????EagleInit((struct?Eagle *)Bird);
????Bird->SetName(Bird, "Tanmeimei");
????Bird->SetAddr(Bird, "Shanghai");
????Bird->SetColor(Bird, RED);
????printf("Eagle is fly: %d, is eate meat: %d\n", Eagle->IsFly((struct?Bird *)Eagle), Eagle->IsEateMeat((struct?Bird *)Eagle));
????printf("Eagle name is: %s,\n", Bird->GetName(Bird));
????Bird->LayEggs(Bird);
????EagleDeinit((struct?Eagle *)Bird);
????free(Bird);
????Bird = NULL;

????return?0;
}

運(yùn)行結(jié)果如下：

到目前為止，我們已經(jīng)用C語言實(shí)現(xiàn)了封裝、繼承和多態(tài)三大面向?qū)ο筇匦?#xff01;項(xiàng)目源碼：https://gitee.com/C-Cplusplusyiyezhiqiu/wechat-official-account.git

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的c语言如何实现水平和垂直镜像_如何用C语言实现OOP的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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