C語言面向對象編程（一）：封裝與繼承

最近在用 C 作項目，以前用慣了 C++ ，轉回頭來用C 還真有點不適應。 C++ 語言中自帶面向對象支持，如封裝、繼承、多態等面向對象的基本特徵。 C 本來是面向過程的語言，自身沒有內建這些特性，但咱們仍是能夠利用 C 語言自己已有的特性來實現面向對象的一些基本特徵。接下來咱們就一一來細說封裝、繼承、多態、純虛類等面向對象特性在 C 語言中如何實現，而且給出實例。

    這篇文章中咱們先說封裝和繼承。

    先來看封裝。

    所謂封裝，通俗地說，就是一個姑娘化了妝，只給你看她想讓你看的那一面，至於裏面是否颳了骨、墊了東西，不給你看。說到封裝就得說隱藏，這是對兄弟概念；其實我理解隱藏是更深的封裝，徹底不給你看見，而封裝多是猶抱琵琶半遮面。封裝在 C++ 語言中有 protected 、 private 關鍵字在語言層面上支持，而 C 語言中沒有這些。 C 有結構體（ struct ），其實能夠實現封裝和隱藏。

    在 QT 中，爲了更好的隱藏一個類的具體實現，通常是一個公開頭文件、一個私有頭文件，私有頭文件中定義實現的內部細節，公開頭文件中定義開放給客戶程序員的接口和公共數據。看看 QObject （qobject.h ），對應有一個 QObjectPrivate （qobject_p.h ） ，其餘的也相似。而代碼框架以下：

[cpp] view plain copy

1. QObject{  

2. public:  

3.     xxx  

4.     xxx  

5. private:  

6.     QObjectPrivate * priv;  

7. };  

    咱們在 C 語言中徹底能夠用一樣的方法來實現封裝和隱藏，只不過是放在結構體中而已。代碼框架以下：

[cpp] view plain copy

1. struct st_abc_private;  

2. struct st_abc {  

3.     int a;  

4.     xxx;  

5.     void (*xyz_func)(struct st_abc*);  

6.   

7.     struct st_abc_private * priv;  

8. };  

    上面的代碼，咱們只前向聲明結構體 struct st_abc_private ，沒人知道它裏面具體是什麼東西。假如 struct st_abc 對應的頭文件是 abc.h ，那麼把 st_abc_private 的聲明放在 abc_p.h 中，abc.c 文件包含 abc_p.h ，那麼在實現 struct st_abc 的函數指針 xyz_func 時如何使用 struct st_abc_private ，客戶程序員根本無須知道。

    這樣作的好處是顯而易見的，除了預約義好的接口，客戶程序員徹底不須要知道實現細節，即使實現通過重構徹底重來，客戶程序員也不須要關注，甚至相應的模塊連從新編譯都不要——由於 abc.h 自始至終都沒變過。

    上面代碼有個問題，客戶程序員如何獲得 struct st_abc 的一個實例，他不知道 struct st_abc_private 如何實現的呀。 C 中沒有構造函數，只好咱們本身提供了：咱們能夠在 abc.h 中聲明一個相似構造函數的函數來生成 struct st_abc 的實例，名字就叫做 new_abc() ，函數原型以下：

[cpp] view plain copy

1. struct st_abc * new_abc();  

    至於實現，咱們放在 abc.c 中，客戶程序員不須要知道。相應的，還有個相似析構函數的函數，原型以下：

[cpp] view plain copy

1. void delete_abc(struct st_abc *);  

    到如今爲止，封裝和隱藏就實現了，並且很完全。接下來看繼承。

    什麼是繼承？在面向對象層面上不講了，只說語法層面。語法層面上講，繼承就是派生類擁有父類的數據、方法，又添了點本身的東西，所謂子承父業，發揚光大。在 C 語言中能夠用結構體的包含來實現繼承關係。代碼框架以下：

[cpp] view plain copy

1. struct st_base{  

2.     xxx;  

3. };  

4.   

5. struct st_derived{  

6.     struct sb_base base;  

7.     yyy;  

8. };  

    代碼上就是這麼簡單，不過有一點要注意：第一點就是派生類（結構體）中必定要把父類類型的成員放在第一個。

    繼承在語法層面上看，有數據成員、函數，數據成員經過上面的方法自動就「繼承」了，至於函數，在結構體表示爲函數指針，其實也是一個數據成員，是個指針而已，也會自動「繼承」。之因此還要在這裏列出來講明，是由於 C++ 中有一個很重要的概念：重載。要在 C 中完整實現有點兒麻煩。

    重載，咱們常說的重載大概有三種含義：

• 其一，函數重載，指函數名字同樣，參數個數、類型不同的函數聲明和實現。因爲 C 編譯器的緣故，不支持。不過這個影響不大。

• 其二，重定義或者說覆蓋，指派生類中定義與基類簽名同樣（名字、返回值、參數徹底同樣）的非虛函數，這樣派生類的中的函數會覆蓋基類的同簽名函數，經過成員操做符訪問時沒法訪問基類的同簽名函數。

• 其三，虛函數重寫，指在派生類中實現基類定義的虛函數或純虛函數。虛函數是實現多態的關鍵，能夠在結構體中使用函數指針來表達，但要徹底實現，也很麻煩。

    咱們日常在交流時一般不明確區分上面三種類型的重載，這裏出於習慣，也不做區分。
    好了，第一篇就到這裏，有時間會往下續。

網友評論：

其二，重定義或者說覆蓋，指派生類中定義與基類簽名同樣（名字、返回值、參數徹底同樣）的非虛函數，這樣派生類的中的函數會覆蓋基類的同簽名函數，經過成員操做符訪問時沒法訪問基類的同簽名函數。
我以爲，覆蓋不須要簽名同樣，只要函數名相同就能實現覆蓋。