c语言实现面向对象编程

介简：

       Redy的开发语言是C，但在源码中，有很多地方都使用到了面向对象编程的方法，例如：在基本数据类型这一个模块，所有的数据类型都继承robject；在抽象语法树模块，所有的节点都继承astobjct。在linux内核中，也有很多是使用的面向对象方法，在虚拟文件系统，驱动模型中都可以看到。c语言是一种结构化编程语言，以模块工能和处理过程设计为主，实现数据与代码分隔化。面向对象方法论中，核心是类，类是用于创造对象的模板，其三要素为：封装，继承，多态。C语言本身对面向对象的支持很弱，但可以通过一些技巧来实现。下面通过一个具体的实例来说明实现这此技巧。

实例介简：

       在几何中，所有的几何类型都继承父类“形状（shape）”，父类“形状”有两处属性s_type和s_name。其中s_type用于表示该形状所属的类型，s_name用于表于该形状态的名称。而且父类shape还有两个虚接口，一个为shape_area用于返回该形状的面积，一个为shape_perimeter用于返回该形状的周长。所子继承“形状”的子类都必须实现这两个接口。

struct shape;
struct  shape_ops
{
    /*返回几何体的面积*/
    float (*so_area)(struct shape*);
    /*返回几何体的周长*/
    int (*so_perimeter)(struct shape*);
};
struct shape
{
    int* s_type;
    char* s_name;
    struct shape_ops* s_ops;   /*虚接口，所有子类必须实现*/
};

float shape_area(struct shape* s)  /*求形状面积*/
{
    return s->s_ops->so_area(s);
}
int shape_perimeter(struct shape* s) /*求周长*/
{
    return s->s_ops->so_perimeter(s);
}

        几何体“三角形（triangle）”继承父类“形状”，并且实现了父类的两个虚接口。“三角形”有三条边，分别用t_side_a，t_side_b，t_side_c来表于三条边的长度。

/*三角形*/
struct triangle
{
    struct shape t_base;
    int t_side_a;
    int t_side_b;
    int t_side_c;
};

float triangle_area(struct shape* s)  /*三角形面积，用海伦公式*/
{
    struct triangle* t=(struct triangle*)s;
    int a=t->t_side_a;
    int b=t->t_side_b;
    int c=t->t_side_c;
    float p=(a+b+c)/2;
    return sqrt(p*(p-a)*(p-b)*(p-c));
}
int triangle_perimeter(struct shape* s)  /*三角形周长*/
{
    struct triangle* t=(struct triangle*)s;
    int a=t->t_side_a;
    int b=t->t_side_b;
    int c=t->t_side_c;
    return a+b+c;
}
struct shape_ops triangle_ops=    /*对父类虚接口的实现*/
{
    triangle_area,
    triangle_perimeter,
};
struct triangle* triangle_create(int a,int b,int c)  /*创建三角形*/
{
    struct triangle* ret=(struct triangle*)malloc(sizeof (*ret));
    ret->t_base.s_name="triangle";
    ret->t_base.s_ops=&triangle_ops;
    ret->t_side_a=a;
    ret->t_side_b=b;
    ret->t_side_c=c;
    return ret;
}

        几何体“矩形（rectangle）”继承父类“形状”，同样也实现的父类的两个虚接口。有两个属性r_width和r_height，分别表示矩形的长和宽。

/*矩形*/
struct rectangle
{
    struct shape r_base;
    int r_width;
    int r_height;
};

float rectangle_area(struct shape* s)  /*矩形面积*/
{
    struct rectangle* r=(struct rectangle*)s;
    return r->r_width*r->r_height;
}
int rectangle_perimeter(struct shape* s)/*矩形周长*/
{
    struct rectangle* r=(struct rectangle*)s;
    return (r->r_width+r->r_height)*2;
}
struct shape_ops rectangle_ops=      /*对父类虚接口的实现*/
{
    rectangle_area,
    rectangle_perimeter,
};

struct rectangle* rectangle_create(int width, int height)  /*创建矩形*/
{
    struct rectangle* ret=(struct rectangle*)malloc(sizeof(*ret));
    ret->r_base.s_name="rectangle";
    ret->r_base.s_ops=&rectangle_ops;
    ret->r_height=height;
    ret->r_width=width;
    return ret;
}

测试代码：

int main()
{
    struct shape* s[4];
    s[0]=triangle_create(5,5,4);
    s[1]=triangle_create(3,4,5);
    s[2]=rectangle_create(10,12);
    s[3]=rectangle_create(5,8);

    int i=0;
    for(i=0;i<4;i++)
    {
        float area=shape_area(s[i]);
        int perimeter=shape_perimeter(s[i]);
        char* name=s[i]->s_name;

        printf("name:%s ,area:%.2f ,perimeter:%d\n",name,area,perimeter);
    }
    return 0;
}

运行结果：

name:triangle ,area:9.17 ,perimeter:14
name:triangle ,area:6.00 ,perimeter:12
name:rectangle ,area:120.00 ,perimeter:44
name:rectangle ,area:40.00 ,perimeter:26