C语言面向对象编程（一）：封装与继承

最近在用 C 作项目，以前用惯了 C++ ，转回头来用C 还真有点不适应。 C++ 语言中自带面向对象支持，如封装、继承、多态等面向对象的基本特征。 C 本来是面向过程的语言，自身没有内建这些特性，但咱们仍是能够利用 C 语言自己已有的特性来实现面向对象的一些基本特征。接下来咱们就一一来细说封装、继承、多态、纯虚类等面向对象特性在 C 语言中如何实现，而且给出实例。

    这篇文章中咱们先说封装和继承。

    先来看封装。

    所谓封装，通俗地说，就是一个姑娘化了妆，只给你看她想让你看的那一面，至于里面是否刮了骨、垫了东西，不给你看。说到封装就得说隐藏，这是对兄弟概念；其实我理解隐藏是更深的封装，彻底不给你看见，而封装多是犹抱琵琶半遮面。封装在 C++ 语言中有 protected 、 private 关键字在语言层面上支持，而 C 语言中没有这些。 C 有结构体（ struct ），其实能够实现封装和隐藏。

    在 QT 中，为了更好的隐藏一个类的具体实现，通常是一个公开头文件、一个私有头文件，私有头文件中定义实现的内部细节，公开头文件中定义开放给客户程序员的接口和公共数据。看看 QObject （qobject.h ），对应有一个 QObjectPrivate （qobject_p.h ） ，其余的也相似。而代码框架以下：

[cpp] view plain copy

1. QObject{  

2. public:  

3.     xxx  

4.     xxx  

5. private:  

6.     QObjectPrivate * priv;  

7. };  

    咱们在 C 语言中彻底能够用一样的方法来实现封装和隐藏，只不过是放在结构体中而已。代码框架以下：

[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. };  

    上面的代码，咱们只前向声明结构体 struct st_abc_private ，没人知道它里面具体是什么东西。假如 struct st_abc 对应的头文件是 abc.h ，那么把 st_abc_private 的声明放在 abc_p.h 中，abc.c 文件包含 abc_p.h ，那么在实现 struct st_abc 的函数指针 xyz_func 时如何使用 struct st_abc_private ，客户程序员根本无须知道。

    这样作的好处是显而易见的，除了预约义好的接口，客户程序员彻底不须要知道实现细节，即使实现通过重构彻底重来，客户程序员也不须要关注，甚至相应的模块连从新编译都不要——由于 abc.h 自始至终都没变过。

    上面代码有个问题，客户程序员如何获得 struct st_abc 的一个实例，他不知道 struct st_abc_private 如何实现的呀。 C 中没有构造函数，只好咱们本身提供了：咱们能够在 abc.h 中声明一个相似构造函数的函数来生成 struct st_abc 的实例，名字就叫做 new_abc() ，函数原型以下：

[cpp] view plain copy

1. struct st_abc * new_abc();  

    至于实现，咱们放在 abc.c 中，客户程序员不须要知道。相应的，还有个相似析构函数的函数，原型以下：

[cpp] view plain copy

1. void delete_abc(struct st_abc *);  

    到如今为止，封装和隐藏就实现了，并且很完全。接下来看继承。

    什么是继承？在面向对象层面上不讲了，只说语法层面。语法层面上讲，继承就是派生类拥有父类的数据、方法，又添了点本身的东西，所谓子承父业，发扬光大。在 C 语言中能够用结构体的包含来实现继承关系。代码框架以下：

[cpp] view plain copy

1. struct st_base{  

2.     xxx;  

3. };  

4.   

5. struct st_derived{  

6.     struct sb_base base;  

7.     yyy;  

8. };  

    代码上就是这么简单，不过有一点要注意：第一点就是派生类（结构体）中必定要把父类类型的成员放在第一个。

    继承在语法层面上看，有数据成员、函数，数据成员经过上面的方法自动就“继承”了，至于函数，在结构体表示为函数指针，其实也是一个数据成员，是个指针而已，也会自动“继承”。之因此还要在这里列出来讲明，是由于 C++ 中有一个很重要的概念：重载。要在 C 中完整实现有点儿麻烦。

    重载，咱们常说的重载大概有三种含义：

• 其一，函数重载，指函数名字同样，参数个数、类型不同的函数声明和实现。因为 C 编译器的缘故，不支持。不过这个影响不大。

• 其二，重定义或者说覆盖，指派生类中定义与基类签名同样（名字、返回值、参数彻底同样）的非虚函数，这样派生类的中的函数会覆盖基类的同签名函数，经过成员操做符访问时没法访问基类的同签名函数。

• 其三，虚函数重写，指在派生类中实现基类定义的虚函数或纯虚函数。虚函数是实现多态的关键，能够在结构体中使用函数指针来表达，但要彻底实现，也很麻烦。

    咱们日常在交流时一般不明确区分上面三种类型的重载，这里出于习惯，也不做区分。
    好了，第一篇就到这里，有时间会往下续。

网友评论：

其二，重定义或者说覆盖，指派生类中定义与基类签名同样（名字、返回值、参数彻底同样）的非虚函数，这样派生类的中的函数会覆盖基类的同签名函数，经过成员操做符访问时没法访问基类的同签名函数。
我以为，覆盖不须要签名同样，只要函数名相同就能实现覆盖。