C语言中的面向对象(2)－C语言的多态实现

2019-11-17 05:04:29

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供稿：网友

　　相信很多人都看过设计模式方面的书，大家有什么体会呢？Bridge，PRoxy，Factory这些设计模式都是基于抽象类的。使用抽象对象是这里的一个核心。

　　其实我觉得框架化编程的一个核心问题是抽象，用抽象的对象构建程序的主体框架，这是面向对象编程的普遍思想。用抽象构建骨架，再加上多态就形成了一个完整的程序。由于C＋＋语言本身实现了继续和多态，使用这样的编程理念（理念啥意思？跟个风，嘿嘿）在C＋＋中是十分普遍的现象，可以说Virtual（多态）是VC的灵魂。

　　但是，使用C语言的我们都快把这个多态忘光光了。我常听见前辈说，类？多态？我们用的是C，把这些忘了吧。很不幸的是，我是一个固执的人。这么好的东西，为啥不用呢。很兴奋的，在最近的一些纯C代码中，我看见了C中的多态！下面且听我慢慢道来。

　　1. VC中的Interface是什么

　　Interface：中文解释是接口，其实它表示的是一个纯虚类。不过我所要说的是，在VC中的Interface其实就是strUCt，查找Interface的定义，你可以发现有这样的宏定义：

       #Ifndef Interface
       #define Interface struct
       #endif

　　而且，实际上在VC中，假如一个类有Virtual的函数，则类里面会有vtable，它实际上是一个虚函数列表。实际上C＋＋是从C发展而来的，它不过是在语言级别上支持了很多新功能，在C语言中，我们也可以使用这样的功能，前提是我们不得不自己实现。

　　2．C中如何实现纯虚类（我称它为纯虚结构）

　　比较前面，相信大家已经豁然开朗了。使用struct组合函数指针就可以实现纯虚类。

　　例子：    typedef struct {
        void (*Foo1)();
        char (*Foo2)();
        char* (*Foo3)(char* st);
    }
    MyVirtualInterface;

　　这样假设我们在主体框架中要使用桥模式。（我们的主类是DoMyAct，接口具体实现类是Act1，Act2）下面我将依次介绍这些“类”。（C中的“类”在前面有说明，这里换了一个，是使用早期的数组的办法）

　　主类DoMyAct：主类中含有MyVirtualInterface* m_pInterface; 主类有下函数：

    DoMyAct_SetInterface(MyVirtualInterface* pInterface)
    {
        m_pInterface= pInterface;
    }
    DoMyAct_Do()
    {
        if(m_pInterface==NULL) return;
        m_pInterface->Foo1();
        c=m_pInterface->Foo2();
    }

　　子类Act1：实现虚结构，含有MyVirtualInterface st[MAX]; 有以下函数：

    MyVirtualInterface* Act1_CreatInterface()
    {
        index=FindValid() //对象池或者使用Malloc ！应该留在外面申请，实例化
        if(index==-1) return NULL;
        St[index].Foo1=Act1_Foo1; // Act1_Foo1要在下面具体实现

        St[index].Foo2=Act1_Foo2;
        St[index].Foo3=Act1_Foo3;
        Return &st [index];
    }

　　子类Act2同上。

　　在main中，假设有一个对象List。List中存贮的是MyVirtualInterface指针，则有：

    if( (p= Act1_CreatInterface()) != NULL)
    List_AddObject(&List, p); //Add All

    While(p=List_GetObject()){
        DoMyAct_SetInterface(p);//使用Interface代替了原来大篇幅的Switch Case
        DoMyAct_Do();//不要理会具体的什么样的动作，just do it
    }

    FREE ALL

更多内容请看C/C++进阶技术文档专题，或　　在微系统里面，比如嵌入式，通常使用对象池的技术，这个时候可以不用考虑释放的问题（对象池预先没有空间，使用Attach，在某个函数中申请一个数组并临时为对象池分配空间，这样函数结束，对象池就释放了）

　　但是在Pc环境下，由于程序规模比较大，更重要的是一些非凡的要求，使得对象的生命周期必须延续到申请的那个函数体以外，就不得不使用malloc，实际上即使在C＋＋中，new对象的自动释放始终是一个令人头疼的问题，新的标准引入了智能指针。但是就我个人而言，我觉得将内存释放的问题完全的交给机器是不可信任的，它只能达到准最佳。

　　你知道设计java的垃圾回收算法有多困难吗？现实世界是错综复杂的，在没有先验条件下，要想得到精确的结果及其困难。所以我说程序员要时刻将free记在心上，有关程序的健壮性和自我防御将在另外一篇文章中讲述。

　　3．纯虚结构的退化

　　下面我们来看看假如struct里面仅仅有一个函数是什么？这个时候假如我们不使用struct，仅仅使用函数指针又是什么？我们发现，这样就退化为普通的函数指针的使用了。

　　所以说，有的时候我觉得面向对象仅仅是一种形式，而不是一种技术。是一种观点，而不是一种算法。但是，正如炭，石墨和钻石的关系一样，虽然分子式都是C，但是组成方法不一样，表现就完全不一样了！

　　有的时候，我们经常被编程中琐碎的事情所烦恼，而偏离了重心，其实程序可进化的特性是很重要的。有可能，第一次是不成功的，但是只要可进化，就可以发展。

　　4．进阶――类结构树，父类不是纯虚类的类

　　前面仅仅讲的是父类是纯虚结构的情况 (面向对象建议的是所有类的基类都是从纯虚类开始的), 那么当类层次比较多的情况下，出现父类不是纯虚结构怎么办呢。嘿嘿，其实在C中的实现比C＋＋要简单多了。因为C中各个函数是分散的。

　　在这里使用宏定义是一个很好的办法：比如两个类Act1，ActByOther1“继续”Act1：

    MyVirtualInterface* ActByOther1_CreatInterface()
    {
        index=FindValid() //对象池或者使用Malloc
        if(index==-1) return NULL;
        St[index].Foo1= ActByOther1_Foo1; // Act1_Foo1要在下面具体实现
        St[index].Foo2= ActByOther1_Foo2;
        St[index].Foo3= ActByOther1_Foo3;
        Return &st [index];

    }

    ＃define ActByOther1_Foo1 Act1_Foo1 //这就是继续嘿嘿
    ActByOther1_Foo2（）{}                    // 可以修改其实现
    ActByOther1_DoByOther() {}         //当然就可以添加新的实现咯

　　5．实例――可以参见H264的源码，其中NalTool就是这样的一个纯虚结构。

更多内容请看C/C++进阶技术文档专题，或

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