C語言中的面向對象(2)－C語言的多態實現

2019-11-17 05:04:29

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供稿：網友

　　相信很多人都看過設計模式方面的書，大家有什么體會呢？Bridge，PRoxy，Factory這些設計模式都是基于抽象類的。使用抽象對象是這里的一個核心。

　　其實我覺得框架化編程的一個核心問題是抽象，用抽象的對象構建程序的主體框架，這是面向對象編程的普遍思想。用抽象構建骨架，再加上多態就形成了一個完整的程序。由于C＋＋語言本身實現了繼續和多態，使用這樣的編程理念（理念啥意思？跟個風，嘿嘿）在C＋＋中是十分普遍的現象，可以說Virtual（多態）是VC的靈魂。

　　但是，使用C語言的我們都快把這個多態忘光光了。我常聽見前輩說，類？多態？我們用的是C，把這些忘了吧。很不幸的是，我是一個固執的人。這么好的東西，為啥不用呢。很興奮的，在最近的一些純C代碼中，我看見了C中的多態！下面且聽我慢慢道來。

　　1. VC中的Interface是什么

　　Interface：中文解釋是接口，其實它表示的是一個純虛類。不過我所要說的是，在VC中的Interface其實就是strUCt，查找Interface的定義，你可以發現有這樣的宏定義：

       #Ifndef Interface
       #define Interface struct
       #endif

　　而且，實際上在VC中，假如一個類有Virtual的函數，則類里面會有vtable，它實際上是一個虛函數列表。實際上C＋＋是從C發展而來的，它不過是在語言級別上支持了很多新功能，在C語言中，我們也可以使用這樣的功能，前提是我們不得不自己實現。

　　2．C中如何實現純虛類（我稱它為純虛結構）

　　比較前面，相信大家已經豁然開朗了。使用struct組合函數指針就可以實現純虛類。

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

　　這樣假設我們在主體框架中要使用橋模式。（我們的主類是DoMyAct，接口具體實現類是Act1，Act2）下面我將依次介紹這些“類”。（C中的“類”在前面有說明，這里換了一個，是使用早期的數組的辦法）

　　主類DoMyAct：主類中含有MyVirtualInterface* m_pInterface; 主類有下函數：

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

　　子類Act1：實現虛結構，含有MyVirtualInterface st[MAX]; 有以下函數：

    MyVirtualInterface* Act1_CreatInterface()
    {
        index=FindValid() //對象池或者使用Malloc ！應該留在外面申請，實例化
        if(index==-1) return NULL;
        St[index].Foo1=Act1_Foo1; // Act1_Foo1要在下面具體實現

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

　　子類Act2同上。

　　在main中，假設有一個對象List。List中存貯的是MyVirtualInterface指針，則有：

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

    While(p=List_GetObject()){
        DoMyAct_SetInterface(p);//使用Interface代替了原來大篇幅的Switch Case
        DoMyAct_Do();//不要理會具體的什么樣的動作，just do it
    }

    FREE ALL

更多內容請看C/C++進階技術文檔專題，或　　在微系統里面，比如嵌入式，通常使用對象池的技術，這個時候可以不用考慮釋放的問題（對象池預先沒有空間，使用Attach，在某個函數中申請一個數組并臨時為對象池分配空間，這樣函數結束，對象池就釋放了）

　　但是在Pc環境下，由于程序規模比較大，更重要的是一些非凡的要求，使得對象的生命周期必須延續到申請的那個函數體以外，就不得不使用malloc，實際上即使在C＋＋中，new對象的自動釋放始終是一個令人頭疼的問題，新的標準引入了智能指針。但是就我個人而言，我覺得將內存釋放的問題完全的交給機器是不可信任的，它只能達到準最佳。

　　你知道設計java的垃圾回收算法有多困難嗎？現實世界是錯綜復雜的，在沒有先驗條件下，要想得到精確的結果及其困難。所以我說程序員要時刻將free記在心上，有關程序的健壯性和自我防御將在另外一篇文章中講述。

　　3．純虛結構的退化

　　下面我們來看看假如struct里面僅僅有一個函數是什么？這個時候假如我們不使用struct，僅僅使用函數指針又是什么？我們發現，這樣就退化為普通的函數指針的使用了。

　　所以說，有的時候我覺得面向對象僅僅是一種形式，而不是一種技術。是一種觀點，而不是一種算法。但是，正如炭，石墨和鉆石的關系一樣，雖然分子式都是C，但是組成方法不一樣，表現就完全不一樣了！

　　有的時候，我們經常被編程中瑣碎的事情所煩惱，而偏離了重心，其實程序可進化的特性是很重要的。有可能，第一次是不成功的，但是只要可進化，就可以發展。

　　4．進階――類結構樹，父類不是純虛類的類

　　前面僅僅講的是父類是純虛結構的情況 (面向對象建議的是所有類的基類都是從純虛類開始的), 那么當類層次比較多的情況下，出現父類不是純虛結構怎么辦呢。嘿嘿，其實在C中的實現比C＋＋要簡單多了。因為C中各個函數是分散的。

　　在這里使用宏定義是一個很好的辦法：比如兩個類Act1，ActByOther1“繼續”Act1：

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

    }

    ＃define ActByOther1_Foo1 Act1_Foo1 //這就是繼續嘿嘿
    ActByOther1_Foo2（）{}                    // 可以修改其實現
    ActByOther1_DoByOther() {}         //當然就可以添加新的實現咯

　　5．實例――可以參見H264的源碼，其中NalTool就是這樣的一個純虛結構。

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