C语言面向对象编程（四）：面向接口编程
? ? 在面試 Java 程序員時我經常問的一個問題是：接口和抽象類有什么區別。
? ? 很多編程書籍也經常說要面向接口編程，我的理解是，接口強制派生類必須實現基類（接口）定義的契約，而抽象類則允許實現繼承從而導致派生類可以不實現（重寫）基類（接口）定義的契約。通常這不是問題，但在有一些特定的情況，看起來不那么合適。
? ? 比如定義一個 Shape 基類，其中定義一個 draw() 方法，給一個什么都不做的默認實現（通常是空函數體），這實際沒有任何意義。
? ? 再比如基類改變某個方法的實現，而派生類采用實現繼承并沒有重寫這個方法，此時可能會導致一些奇怪的問題。以鳥為例，基類為 Bird ，我們可能會定義一個 fly() 方法，一個 walk() 方法，因為有的人認為鳥既可以走又可以飛。開始時我們在 walk() 的實現里作了假定，認為雙腳交叉前進才是 walk ，可是后來發現有些鳥是雙腳一齊蹦的，不會交叉前進。這個時候怎么辦？基類 Bird 的 walk() 方法是否要修改、如何修改？
? ? 在 C++ 中，沒有接口關鍵字 interface ，同時為了代碼復用，經常采用實現繼承。在 C 語言中，我們前面幾篇文章討論了封裝、隱藏、繼承、虛函數、多態等概念，雖然都可以實現，但使用起來總不如自帶這些特性的語言（如 C++ 、Java ）等得心應手。一旦你采用我們前面描述的方法來進行面向對象編程，就會發現，在 C 語言中正確的維護類層次是一件非常繁瑣、容易出錯的事情，而且要比面向對象的語言多寫很多代碼（這很容易理解，面向對象語言自帶輪子，而 C 要自己造輪子，每實現一個類都要造一遍）。但有一點，當我們使用 C 語言作面向對象編程時，比 C++ 有明顯的優勢，那就是接口。
? ? 接口強制派生類實現，這點在 C 中很容易做到。而且我們在編程中，實際上多數時候也不需要那么多的繼承層次，一個接口類作為基類，一個實現類繼承接口類，這基本就夠了。在 C 語言中采用這種方式，可以不考慮析構函數、超過 3 層繼承的上下類型轉換、虛函數調用回溯、虛函數表裝配等等問題，我們所要做的，就是實現基類接口，通過基類指針，就只能操作繼承層次中最底層的那個類的對象；而基類接口，天生就是不能實例化的（其實是實例化了沒辦法使用，因為結構體的函數指針沒人給它賦值）。
? ? 一個示例如下：
[cpp] view plaincopy print?? ? 上面是頭文件，derived 結構體通過包含 base_interface 類型的成員 bi 來達到繼承的效果；而 base_interface 無法實例化，我們沒有提供相應的構造函數，也沒有提供與 func_1 ， func_2 等函數指針對應的實現，即便有人 malloc 了一個 base_interface ，也無法使用。
? ? derived 類可以提供一個構造函數 new_derived ，同時在實現文件中提供 func_1 ， func_2 ，func_3 的實現并將函數地址賦值給 bi 的成員，從而完成 derived 類的裝配，實現 base_interface 定義的契約。
? ? 示例實現如下：
[cpp] view plaincopy print?? ? 我們可以這么使用 base_interface 接口： [cpp] view plaincopy print?
? ? 上面的代碼中 do_something 函數完全按照接口編程，而 bi 可以實際指向任意一個實現了 base_interface 接口的類的實例，在一定程序上達到多態的效果，花費的代價相當小，卻可以讓我們的程序提高可擴展性，降低耦合。
? ? 這種簡單的方法也是我在自己的項目中使用的方法，效果不錯。
? ? 好啦，C 語言面向對象編程系列的基礎性介紹就告一段落，下面是前幾篇的鏈接，有興趣的可以回頭看看：
- C語言面向對象編程（一）：封裝與繼承
- C語言面向對象編程（二）：繼承詳解
- C語言面向對象編程（三）：虛函數與多態
? ? 接下來我會提供幾個實作的例子，包括基本的數據結構，如單鏈表、樹，還有一個 http server 的例子。
總結
以上是生活随笔為你收集整理的C语言面向对象编程（四）：面向接口编程的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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