使用C語言怎么實現面向對象編程OOP

本篇文章為大家展示了使用C語言怎么實現面向對象編程OOP，內容簡明扼要并且容易理解，絕對能使你眼前一亮，通過這篇文章的詳細介紹希望你能有所收獲。

過程&對象？

一個對象就是由或多或少的針對這個對象的過程構成的，當然其中是少不了必要的屬性。

一個過程是針對一個或者是多個對象所進行的操作。兩者是可以互相轉換的，關鍵是哪一種方式更能適合你現在的需求，更能讓你的軟件開發錦上添花。

我個人認為一般情況下，一個更容易擴展、維護的軟件通常采用的是OOP的思想，添加一個原本不存在的相對無關單獨的個體，總比在一個已經存在的過程內硬塞進去一個對象要簡單；而且面向過程更容易導致混亂的維護。

舉個例子，同樣是一條河與一個湖泊，哪一個更容管理維護呢？我想答案是顯而易見的。當然不管怎么樣，軟件本身設計架構的好壞也是非常重要的。

C語言的特性，實現OOP

C是一門面向過程的語言，但它依舊可以實現大多數面向對象所能完成的工作。比如面向對象的三大特性：封裝、繼承、多態。我們以下圖來寫代碼舉例子。

封裝

由于面象向對象是將數據與方法封裝到一個類里。使用者無需關心類是怎么實現的。在 C_OOP 中貫徹了這一思想，C中有一種復雜的數據結構叫做struct。struct是C里面的結構體。

如上圖假如我們要對鳥bird進行封裝，bird可能包括姓名、顏色、棲息地、重量、屬性等信息。我們就可以對它封裝如下：

struct Bird{      char name[20];//姓名      char color;    //顏色         char addr[30];    //棲息地      int weight;        //體重      int other;      //屬性  };

當我們要像OOP那樣新建一個對象時，我們就可以：

struct Bird p;

我們就可以直接對p進行賦值：

p.name = "bird";  p.color = 'b';  //'b' = black; 'g' = green  p.addr = 'w';    p.weight = 175;  p.other = 1;

繼承

在常見用C語言實現繼承的機制中，多半是用結構體組合實現的，同樣利用struct，我們來創建一個Bird結構，同時繼承結構體Bird，如下：

struct fBird{      struct Bird p;      char fly[20]; //飛翔      int scream;        //鳴叫  };

對Bird進行創建對象，并賦值：

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;

多態

C_OOP中的一個核心就是多態，C中對于多態的實現可以借助函數指針來實現。為了簡單起見，我們假設Bird這個結構體中，只有一個函數指針。

struct Bird{      void (*print)(void *p);  };  struct fBird{      struct Bird p;  };

而Bird和fBird這兩個結構體的print函數實現如下：

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");  }

我們寫一個函數來調用他們：

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);    //實參為Bird的對象      print(&fbird);  //實參為fBird的對象      return 0;  }

他們的輸出為：

run in the Bird!!  run in the fBird!!

其實這個也不難理解，無論是fBird還是Bird，他們在內存中只有一個變量，就是那個函數指針，而void表示任何類型的指針，當我們將它強制轉換成struct Bird類型時，p->print指向的自然就是傳入實參的print地址。

OOP真的那么重要？

從大學到工作至今，在嵌入式領域中一直是使用C語言，而我在學習C＋＋的過程中，看的代碼越多，代碼量越大，越來越覺得C＋＋對于大型軟件架構的良好可控性，和對以后程序員維護代碼時良好的可讀性；

個人認為：C語言中最大的成功在于它的指針，但是也是最容易出錯的，想要理解C，必須要掌握指針。雖然說，語言只是一門工具，但是這是基礎.

或者你可以說C太底層，現在都是OOP的時代了，誰還會用面向過程的,你們不要忘了操作系統是用什么寫的？是C；C實現的nginx的并發量是C++實現的apache的幾十倍,關鍵是要理解語言背后的思想。

當然這不是為了OOP而OOP，實在是OOP的一些特征，例如封裝，多態其實是軟件工程思想，這些思想不分語言，遵循了這些思想可以使得程序更有彈性，更易修改和維護，避免僵化，脆弱的性質。

嵌入式C語言使用OOP的一些思考

然而就目前來說，在嵌入式領域廣泛的使用C＋＋顯然是不現實的事情。在一個到處是OOP的年代，為何面向過程的C語言依然可以如此活躍？

我們可以用它來開發一系列的小工具，Unix/Linux就是由這些小工具組成的操作系統；同時用C語言可以開發高性能的應用程序。

C語言良好的可移植性，小巧靈活，而且還有一個直接與硬件打交道的指針的存在，對內存等良好的操作性以及執行之速度快，是嵌入式開發唯有的高級語言，均是一般嵌入式產品的不二首選。

LW_OOPC->C語言的面對對象

LW_OOPC是臺灣的MISOO團隊根據多年研發經驗，總結出來的一種輕便的面向對象的C語言。雖然不足以提供足夠的能力使我們實現面向對象所有的概念，但是我們依然可以應用它們完成我們簡單的面向對象思想的構建。

lw_oopc僅用了2個文件，.h及.c文件就實現了面向對象的三大因素，實現過程極為簡潔又富含技巧。lw_oopc說白了，就是定義了一堆宏，使用起來也就是調用這些宏。

//| INTERFACE                 | 接口  //----------------------------------------------------------------------  //| CLASS                     | 類  //----------------------------------------------------------------------  //| CTOR                      | 構造器開始  //----------------------------------------------------------------------   //| END_CTOR                  | 構造器截止  //----------------------------------------------------------------------  //| FUNCTION_SETTING          | 關聯成員函數指針  //----------------------------------------------------------------------  //| IMPLEMENTS                | 繼承  //----------------------------------------------------------------------  //| DTOR                      | 為了支持析構函數的概念  //| END_DTOR                  |                                                //----------------------------------------------------------------------  //| ABS_CLASS                 | 為了支持抽象類的概念     //----------------------------------------------------------------------  //| ABS_CTOR                  | 為了支持可繼承的抽象類的構造函數  //| END_ABS_CTOR              |                           //----------------------------------------------------------------------  //| EXTENDS                   | 為了讓熟悉Java的人容易理解（與IMPLEMENTS宏等同）    //----------------------------------------------------------------------  //| SUPER_CTOR                | 為了支持子類調用父類的構造函數  //----------------------------------------------------------------------  //| SUPER_PTR                 | 為了支持向上轉型       //| SUPER_PTR_2               |       //| SUPER_PTR_3               |   //----------------------------------------------------------------------  //| SUB_PTR                   | 為了支持向下轉型     //| SUB_PTR_2                 |                         //| SUB_PTR_3                 |                                          //----------------------------------------------------------------------  //| INHERIT_FROM              | 為了支持訪問直接父類的數據成員  //----------------------------------------------------------------------

下面是對LW_OOPC的簡單的分析。

LW_OOPC概述

簡單來說它主要是一個頭文件，我們通過對這個頭文件的使用來實現面向對象。

//lw_oopc.h : MISOO團隊設計的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               */

下面一段代碼是簡單的OOPC的應用:

// 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;  }

接口的實現

在OOP程序中，通常是通過類定義和接口定義來實現的。

//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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