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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(yǔ)言例如：C++和Java等都是面向?qū)ο蟮木幊陶Z(yǔ)言，而我們通常說(shuō)C是面向過(guò)程的語(yǔ)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(yǔ)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(shuō)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(wèn)屬性的操作方法。用戶無(wú)需知道對(duì)象的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，但能通過(guò)對(duì)外提供的接口訪問(wèn)內(nèi)部屬性數(shù)據(jù)。

由于C沒(méi)有像C++一樣可以設(shè)置類內(nèi)部數(shù)據(jù)的訪問(wèn)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(guò)this指針可以訪問(wèn)所有的成員變量和成員函數(shù)。而C可以通過(guò)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(guò)該指針可以訪問(wèn)類內(nèi)部的所有成員變量和成員函數(shù)。接下來(lái)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(lái)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(méi)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(yǔ)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(niǎo)，但是你不能說(shuō)鳥(niǎo)就是老鷹，因?yàn)檫€有其他鳥(niǎo)類動(dòng)物也是鳥(niǎo)。因?yàn)镃語(yǔ)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(kāi)發(fā)新的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言)。在C++使用公有繼承(沒(méi)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(shuō)到這里，我們很容易就能想到如何使用C語(yǔ)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(kāi)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(niǎo)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(yǔ)言實(shí)現(xiàn)C++的公有繼承(不帶虛函數(shù))。

C語(yǔ)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(guò)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(lái)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(yǔ)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(wèn)虛函數(shù)，增加了運(yùn)行開(kāi)銷和系統(tǒng)復(fù)雜度。

通過(guò)仔細(xì)觀察C語(yǔ)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?lè)旁诟割愔?#xff0c;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(niǎo)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(yǔ)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(wèn)題。

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