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?？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(lèi)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(fǎng)問(wèn)屬性的操作方法。用戶(hù)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(fǎng)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(lèi)內(nèi)部數(shù)據(jù)的訪(fǎng)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(fǎng)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?，F(xiàn)在我們構(gòu)建一個(gè)簡(jiǎn)單的 Bird 類(lèi)，Bird 有名稱(chēng)（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(lèi)的成員函數(shù)，是 Bird 類(lèi)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(lèi)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(fǎng)問(wèn)類(lèi)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(xiāo)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(chēng)
????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(lèi)的定義基礎(chǔ)建立新類(lèi)的技術(shù)。新類(lèi)可以增加新的數(shù)據(jù)和方法，但不能選擇性的繼承父類(lèi)。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(lèi)動(dòng)物也是鳥(niǎo)。因?yàn)?C 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(lèi)的成員變量插入到子類(lèi)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(lèi)中定義一個(gè)父類(lèi)的成員變量，而且父類(lèi)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(lèi)作為父類(lèi)，我們建立一個(gè)新的子類(lèi)Eagle（老鷹），老鷹可以飛翔也吃肉（其他鳥(niǎo)類(lèi)不一定會(huì)飛和吃肉），所以我們建立的子類(lèi)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(lèi)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(lèi)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(lèi)（Eagle）的構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)就很容易寫(xiě)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(