因?yàn)檫@一塊知識(shí)也比較重要，屬于通用知識(shí)，所以打算分享幾篇筆記與大家一起學(xué)習(xí)一下。

當(dāng)然，C語(yǔ)言并不是面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言，要想完全實(shí)現(xiàn)與C++一樣的一些面向?qū)ο蟮奶匦詴?huì)比較難。所以我們分享的內(nèi)容也面向基礎(chǔ)、實(shí)用的為主。

本篇筆記分享的是：封裝與抽象。

封裝與抽象

封裝性是面向?qū)ο?a href="/tags/編程" target="_blank">編程的三大特性（封裝性、繼承性、多態(tài)性）之一，但也是最重要的特性。封裝+抽象相結(jié)合就可以對(duì)外提供一個(gè)低耦合的模塊。

數(shù)據(jù)封裝是一種把數(shù)據(jù)和操作數(shù)據(jù)的函數(shù)捆綁在一起的機(jī)制，數(shù)據(jù)抽象是一種僅向用戶暴露接口而把具體的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)隱藏起來(lái)的機(jī)制。

在C語(yǔ)言中，數(shù)據(jù)封裝可以從結(jié)構(gòu)體入手，結(jié)構(gòu)體里可以放數(shù)據(jù)成員和操作數(shù)據(jù)的函數(shù)指針成員。當(dāng)然，結(jié)構(gòu)體里也可以只包含著要操作的數(shù)據(jù)。

下面以一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)例作為演示。

設(shè)計(jì)一個(gè)軟件模塊，模塊中要操作的對(duì)象是長(zhǎng)方形，需要對(duì)外提供的接口有：

1、創(chuàng)建長(zhǎng)方形對(duì)象；

2、設(shè)置長(zhǎng)、寬；

3、獲取長(zhǎng)方形面積；

4、打印長(zhǎng)方形的信息（長(zhǎng)、寬、高）；

5、刪除長(zhǎng)方形對(duì)象。

下面我們來(lái)一起完成這個(gè)demo代碼。首先，我們思考一下，我們的接口命名大概是怎樣的？其實(shí)這是有規(guī)律可循的，我們看RT-Thread的面向?qū)ο蠼涌谑窃趺丛O(shè)計(jì)的：

我們也模仿這樣子的命名形式來(lái)給我們這個(gè)demo的幾個(gè)接口命名：

1、rect_create
2、rect_set
3、rect_getArea
4、rect_display
5、rect_delete

我們建立一個(gè)rect.h的頭文件，在這里聲明我們對(duì)外提供的幾個(gè)接口。這時(shí)候我們頭文件可以設(shè)計(jì)為：

這樣做是沒(méi)有什么問(wèn)題的?？墒菙?shù)據(jù)隱藏得不夠好，我們提供給外部用的東西要盡量簡(jiǎn)單。

我們可以思考一下，對(duì)于C語(yǔ)言的文件操作，C語(yǔ)言庫(kù)給我們提供怎么樣的文件操作接口？如：

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FILE *fopen(const char *pathname, const char *mode);
size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);

我們會(huì)創(chuàng)建一個(gè)文件句柄（描述符），然后之后只要操作這個(gè)文件句柄就可以，我們不用關(guān)心FILE具體是怎么實(shí)現(xiàn)的。

什么是句柄？看一下百度百科的解釋：

我們也可以創(chuàng)建我們的對(duì)象句柄，對(duì)外提供的頭文件中只需暴露我們的對(duì)象句柄，不用暴露具體的實(shí)現(xiàn)。以上頭文件rect.h代碼可以修改為：

這里用到了void*，其為無(wú)類型指針，void *可以指向任何類型的數(shù)據(jù)。然后具體要操作怎么樣的結(jié)構(gòu)體可以在.c中實(shí)現(xiàn)：

下面我們依次實(shí)現(xiàn)上述五個(gè)函數(shù)：

1、rect_create函數(shù)

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/* 創(chuàng)建長(zhǎng)方形對(duì)象 */
HandleRect rect_create(const char *object_name)
{
 printf(">>>>>>>>>> %s: %s (line: %d) <<<<<<<<<<\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);

 /* 給rect結(jié)構(gòu)體變量分配內(nèi)存 */
 pRect rect = (pRect)malloc(sizeof(Rect));
 if (NULL == rect)
 {
  free(rect);
  rect = NULL;
  abort();
 }
 /* 給rect->object_name字符串申請(qǐng)內(nèi)存 */
 rect->object_name = (char*)malloc(strlen(object_name) + 1);
 if (NULL == rect->object_name)
 {
  free(rect->object_name);
  rect->object_name = NULL;
  abort();
 }

 /* 給結(jié)構(gòu)體各成員進(jìn)行初始化 */
 strncpy(rect->object_name, object_name, strlen(object_name) + 1);
 rect->length = 0;
 rect->width = 0;
 
 return ((HandleRect)rect);
}

rect對(duì)象創(chuàng)建函數(shù)：首先分配內(nèi)存，然后對(duì)rect結(jié)構(gòu)體各個(gè)成員進(jìn)行賦值操作，最后返回的是rect對(duì)象句柄。rect的object_name成員是個(gè)字符串，因此要單獨(dú)分配內(nèi)存。

2、rect_set函數(shù)

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/* 設(shè)置長(zhǎng)方形對(duì)象長(zhǎng)、寬 */
void rect_set(HandleRect rect, int length, int width)
{
 printf(">>>>>>>>>> %s: %s (line: %d) <<<<<<<<<<\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
 if (rect)
 {
  ((pRect)rect)->length = length;
  ((pRect)rect)->width = width;
 }
}

3、rect_getArea函數(shù)

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/* 獲取長(zhǎng)方形對(duì)象面積 */
int rect_getArea(HandleRect rect)
{
 return ( ((pRect)rect)->length * ((pRect)rect)->width );
}

4、rect_display函數(shù)

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/* 打印顯示長(zhǎng)方形對(duì)象信息 */
void rect_display(HandleRect rect)
{
 printf(">>>>>>>>>> %s: %s (line: %d) <<<<<<<<<<\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
 if (rect)
 {
  printf("object_name = %s\n", ((pRect)rect)->object_name);
  printf("length = %d\n", ((pRect)rect)->length);
  printf("width = %d\n", ((pRect)rect)->width);
  printf("area = %d\n", rect_getArea(rect));
 }
}

5、rect_delete函數(shù)

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void rect_delete(HandleRect rect)
{
 printf(">>>>>>>>>> %s: %s (line: %d) <<<<<<<<<<\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
 if (rect)
 {
  free(((pRect)rect)->object_name);
  free(rect);
  ((pRect)rect)->object_name = NULL;
  rect = NULL;
 }
}

rect對(duì)象刪除函數(shù)：主要是對(duì)創(chuàng)建函數(shù)中的malloc申請(qǐng)的內(nèi)存做釋放操作。

可以看到這五個(gè)對(duì)象接口主要包含三類：創(chuàng)建對(duì)象函數(shù)、操作函數(shù)、刪除對(duì)象函數(shù)。這里的操作函數(shù)就是rect_set函數(shù)、rect_getArea函數(shù)與rect_display函數(shù)，當(dāng)然還可以有其它更多的操作函數(shù)。

操作函數(shù)的特點(diǎn)是至少需要傳入一個(gè)表示對(duì)象的句柄，在函數(shù)的內(nèi)部再做實(shí)際數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換，然后再進(jìn)行相應(yīng)的操作。

6、測(cè)試程序：

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#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "rect.h"

int main(void)
{
 HandleRect rect = rect_create("rect_obj");  // 創(chuàng)建Rect對(duì)象句柄
 rect_set(rect, 20, 5);         // 設(shè)置     
 rect_display(rect);            // 打印顯示 
 rect_delete(rect);             // 刪除Rect對(duì)象句柄 
 
 return 0;
}

運(yùn)行結(jié)果：

在基于對(duì)象的編程中，封裝性是最基礎(chǔ)也最重要的內(nèi)容。其對(duì)象主要包含兩方面內(nèi)容：屬性與方法。

在基于C語(yǔ)言的對(duì)象編程中，可以使用句柄來(lái)表示對(duì)象，即句柄指向的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的成員代表對(duì)象的屬性，實(shí)際操作句柄的函數(shù)則表示對(duì)象的方法。

以上就是本次的分享，如有錯(cuò)誤，歡迎指出！

本篇筆記相關(guān)代碼可在公眾號(hào)后臺(tái)回復(fù)關(guān)鍵字：C語(yǔ)言對(duì)象編程第一彈：封裝與抽象，即可獲取。

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