既然面向?qū)ο笫欠N思想，任何語(yǔ)言都可以實(shí)現(xiàn)，而且這種思想最重要的幾個(gè)特性是封裝，繼承，多態(tài)。那在C語(yǔ)言中如何實(shí)現(xiàn)呢?

在正式介紹C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)封裝，繼承和多態(tài)事前，先介紹一下C語(yǔ)言中的幾個(gè)概念和語(yǔ)法。

4.1基本知識(shí)

(1)結(jié)構(gòu)體

在C語(yǔ)言中，常把一個(gè)對(duì)象用結(jié)構(gòu)體進(jìn)行封裝，這樣便于對(duì)對(duì)象進(jìn)行操作，比如：

strcut Point{

int x;

int y;

};

結(jié)構(gòu)體可以嵌套。因而可以把一個(gè)結(jié)構(gòu)體當(dāng)成另一個(gè)結(jié)構(gòu)體的成員，如：

struct Circle {

struct Point point_;

int radius;

};

該結(jié)構(gòu)體與以下定義完全一樣(包括內(nèi)存布置都一樣)：

struct Circle {

int x;

int y;

int radius;

};

(2)函數(shù)指針

函數(shù)指針是指針的一種，它指向函數(shù)的首地址(函數(shù)的函數(shù)名即為函數(shù)的首地址)，可以通過函數(shù)指針來調(diào)用函數(shù)。

如函數(shù)：

int func(int a[], int n);

可以這樣聲明函數(shù)指針：

int (*pFunc)(int a[], int n);

這樣使用：

pFunc = func;

(*pFunc)(a, n);【或者PFunc(a, n)】

可以用typedef定義一個(gè)函數(shù)指針類型，如：

typdef int (*FUNC)(int a[], int n)

可以這樣使用：

int cal_a(FUNC fptr, int a[], int n)

{

//實(shí)現(xiàn)體

}

(3)extern與static

extern和static是C語(yǔ)言中的兩個(gè)修飾符，extern可用于修飾函數(shù)或者變量，表示該變量或者函數(shù)在其他文件中進(jìn)行了定義;static也可用于修飾函數(shù)或者變量，表示該函數(shù)或者變量只能在該文件中使用?？衫盟鼈儗?duì)數(shù)據(jù)或者函數(shù)進(jìn)行隱藏或者限制訪問權(quán)限。

4.2封裝

在C語(yǔ)言中，可以用結(jié)構(gòu)+函數(shù)指針來模擬類的實(shí)現(xiàn)，而用這種結(jié)構(gòu)定義的變量就是對(duì)象。封裝的主要含義是隱藏內(nèi)部的行為和信息，使用者只用看到對(duì)外提供的接口和公開的信息。有兩種方法實(shí)現(xiàn)封裝：

(1) 利用C語(yǔ)言語(yǔ)法。在頭文件中聲明，在C文件中真正定義它。

這樣可以隱藏內(nèi)部信息，因?yàn)橥獠坎恢缹?duì)象所占內(nèi)存的大小，所以不能靜態(tài)的創(chuàng)建該類的對(duì)象，只能調(diào)用類提供的創(chuàng)建函數(shù)才能創(chuàng)建。這種方法的缺陷是不支持繼承，因?yàn)樽宇愔械貌坏饺魏侮P(guān)于父類的信息。如：

//頭文件：point.h

#ifndef POINT_H

#define POINT_H

struct Point;

typedef struct Point point;

point * new_point(); //newer a point object

void free_point(point *point_);// free the allocated space

#endif

//C文件:point.c

#include”point.h”

strcut Point

{

int x;

int y;

};

point * new_point()

{

point * new_point_ = (point *) malloc(sizeof(point));

return new_point_;

}

void free_point(point *point_)

{

if(point_ == NULL)

return;

free(point_);

}

(2) 把私有數(shù)據(jù)信息放在一個(gè)不透明的priv變量或者結(jié)構(gòu)體中。只有類的實(shí)現(xiàn)代碼才知道priv或者結(jié)構(gòu)體的真正定義。如:

#ifndef POINT _H

#define POINT_H

typedef struct Point point;

typedef struct pointPrivate pointPrivate;

strcut Point

{

Struct pointPrivate *pp;

};

int get_x(point *point_);

int get_y(point *point_);

point * new_point(); //newer a point object

void free_point(point *point_);// free the allocated space

#endif

//C文件:point.c

#include”point.h”

struct pointPrivate

{

int x;

int y;

}

int get_x(point *point_)

{

return point_->pp->x;

}

int get_y(point *point_)

{

return point_->pp->y;

}

//others…..

4.3繼承

在C語(yǔ)言中，可以利用“結(jié)構(gòu)在內(nèi)存中的布局與結(jié)構(gòu)的聲明具有一致的順序”這一事實(shí)實(shí)現(xiàn)繼承。

比如我們要設(shè)計(jì)一個(gè)作圖工具，其中可能涉及到的對(duì)象有Point(點(diǎn))，Circle(圓)，由于圓是由點(diǎn)組成的，所有可以看成Circle繼承自Point。另外，Point和Circle都需要空間申請(qǐng)，空間釋放等操作，所有他們有共同的基類Base。

//內(nèi)存管理類new.h

#ifndef NEW_H

#define NEW_H

void * new (const void * class, ...);

void delete (void * item);

void draw (const void * self);

#endif

//內(nèi)存管理類的C文件：new.c

#include “new.h”

#include “base.h”

void * new (const void * _base, ...)

{

const struct Base * base = _base;

void * p = calloc(1, base->size);

assert(p);

* (const struct Base **) p = base;

if (base ->ctor)

{

va_list ap;

va_start(ap, _base);

p = base ->ctor(p, &ap);

va_end(ap);

}

return p;

}

void delete (void * self)

{

const struct Base ** cp = self;

if (self && * cp && (* cp) —> dtor)

self = (* cp) —>dtor(self);

free(self);

}

void draw (const void * self)

{

const struct Base * const * cp = self;

assert(self &&* cp && (* cp)->draw);

(* cp) ->draw(self);

}

//基類：base.h

#ifndef BASE_H

#define BASE_H

struct Base

{

size_t size; //類所占空間

void * (* ctor) (void * self, va_list * app); //構(gòu)造函數(shù)

void * (* dtor) (void * self); //析構(gòu)函數(shù)

void (* draw) (const void * self); //作圖

};

#endif

//Point頭文件(對(duì)外提供的接口)：point.h

#ifndef POINT_H

#define POINT_H

extern const void * Point; /* 使用方法：new (Point, x, y); */

#endif

//Point內(nèi)部頭文件(外面看不到)：point.r

#ifndef POINT_R

#define POINT_R

struct Point

{

const void * base; //繼承，基類指針，放在第一個(gè)位置，const是防止修改

int x, y; //坐標(biāo)

}

#endif

//Point的C文件：point.c

#include “point.h”

#include “new.h”

#include “point.h”

#include “point.r”

static void * Point_ctor (void * _self, va_list * app)

{

struct Point * self = _self;

self ->x = va_arg(* app, int);

self ->y = va_arg(* app, int);

return self;

}

static void Point_draw (const void * _self)

{

const struct Point * self = _self;

printf(“draw (%d,%d)”, self -> x, self -> y);

}

static const struct Base _Point = {

sizeof(struct Point), Point_ctor, 0, Point_draw

};

const void * Point = & _Point;

//測(cè)試程序：main.c

#include “point.h”

#include “new.h”

int main (int argc, char ** argv)

{

void * p = new(Point, 1, 2);

draw(p);

delete(p);

}

同樣，Circle要繼承Point，則可以這樣：

struct Circle

{

const struct Point point; //放在第一位，可表繼承

int radius;

};

4.3多態(tài)

可以是用C語(yǔ)言中的萬(wàn)能指針void* 實(shí)現(xiàn)多態(tài)，接上面的例子：

//測(cè)試main.c

void * p = new(Point, 1, 2);

void * pp = new(Circle, 1, 2);

draw(p); //draw函數(shù)實(shí)現(xiàn)了多態(tài)

draw(pp);

delete(p);

delete(pp);

C語(yǔ)言能夠模擬實(shí)現(xiàn)面向?qū)ο笳Z(yǔ)言具有的特性，包括：多態(tài)，繼承，封裝等，現(xiàn)在很多開源軟件都了用C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)了這幾個(gè)特性，包括大型開源數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)postgreSQL，可移植的C語(yǔ)言面向?qū)ο罂蚣蹽Object，無線二進(jìn)制運(yùn)行環(huán)境BREW。采用C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)多態(tài)，繼承，封裝，能夠讓軟件有更好的可讀性，可擴(kuò)展性。