面向对象你真的了解吗？C语言实现OOP最详细教程
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以下文章来源于技术让梦想更伟大 ，作者李肖遥
解释区分一下C语言和OOP
我们经常说C语言是面向过程的，而C＋＋是面向对象的，然而何为面向对象，什么又是面向过程呢？不管怎么样，我们最原始的目标只有一个就是实现我们所需要的功能，从这一点说它们是殊途同归的。过程与对象只是侧重点不同而已。
举个例子吧，我现在有个计划，要去北京，OOP语言是直接给你一个车，然后你自己设定路线去北京就好，而C语言是需要你自己制造零件，自己组装好车，然后再自己设定路线，最后到达北京。C语言比较费劲，但是程序的效率很高。
过程&对象？
一个对象就是由或多或少的针对这个对象的过程构成的，当然其中是少不了必要的属性。一个过程是针对一个或者是多个对象所进行的操作。两者是可以互相转换的，关键是哪一种方式更能适合你现在的需求，更能让你的软件开发锦上添花。
我个人认为一般情况下，一个更容易扩展、维护的软件通常采用的是OOP的思想，添加一个原本不存在的相对无关单独的个体，总比在一个已经存在的过程内硬塞进去一个对象要简单；而且面向过程更容易导致混乱的维护。
举个例子，同样是一条河与一个湖泊，哪一个更容易理维护呢？我想答案是显而易见的。当然不管怎么样，软件本身设计架构的好坏也是非常重要的。
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C语言的特性，实现OOP
C是一门面向过程的语言，但它依旧可以实现大多数面向对象所能完成的工作。比如面向对象的三大特性：封装、继承、多态。我们以下图来写代码举例子。
封装
由于面向向对象是将数据与方法封装到一个类里。使用者无需关心类是怎么实现的。在 C_OOP 中贯彻了这一思想，C中有一种复杂的数据结构叫做struct。struct是C里面的结构体。如上图假如我们要对鸟bird进行封装，bird可能包括姓名、颜色、栖息地、重量、属性等信息。我们就可以对它封装如下：
struct Bird{ char name[20];//姓名 char color; //颜色 char addr[30]; //栖息地 int weight; //体重 int other; //属性};当我们要像OOP那样新建一个对象时，我们就可以：
struct Bird p;
我们就可以直接对p进行赋值：
p.name = 'bird';p.color = 'b'; //'b' = black; 'g' = greenp.addr = 'w'; p.weight = 175;p.other = 1;继承
在常见用C语言实现继承的机制中，多半是用结构体组合实现的，同样利用struct，我们来创建一个Bird结构，同时继承结构体Bird，如下：
struct fBird{ struct Bird p; char fly[20]; //飞翔 int scream; //鸣叫};
对Bird进行创建对象，并赋值：
struct fBird s;s.p.name = 'bird';s.p.color = 'b';s.p.other = 25;s.p.weight = 65;s.fly = '0618';s.scream = 90;多态
C_OOP中的一个核心就是多态，C中对于多态的实现可以借助函数指针来实现。为了简单起见，我们假设Bird这个结构体中，只有一个函数指针。
struct Bird{ void (*print)(void *p);};struct fBird{ struct Bird p;};
而Bird和fBird这两个结构体的print函数实现如下：
void printBird(void *Bird){ if(NULL == Bird) return ; struct Bird *p = (struct Bird *)Bird; printf('run in the Bird!!\n');}void printfBird(void *Bird){ if(NULL == Bird) return ; struct Bird *p = (struct Bird *)Bird; printf('run in the fBird!!\n');}我们写一个函数来调用他们：
void print(void *Bird){ if(NULL == Bird) return ; struct Bird *p = (struct Bird *)Bird; p->print(Bird);}int main(){ struct Bird bird; struct fBird fbird; Bird.print = printBird; fBird.p.print = printfBird; print(&bird); //实参为Bird的对象 print(&fbird); //实参为fBird的对象 return 0;}
他们的输出为：
run in the Bird!!run in the fBird!!其实这个也不难理解，无论是fBird还是Bird，他们在内存中只有一个变量，就是那个函数指针，而void表示任何类型的指针，当我们将它强制转换成struct Bird类型时，p->print指向的自然就是传入实参的print地址。
OOP真的那么重要？
从大学到工作至今，在嵌入式领域中一直是使用C语言，而我在学习C＋＋的过程中，看的代码越多，代码量越大，越来越觉得C＋＋对于大型软件架构的良好可控性，和对以后程序员维护代码时良好的可读性；
个人认为：C语言中最大的成功在于它的指针，但是也是最容易出错的，想要理解C，必须要掌握指针。虽然说，语言只是一门工具，但是这是基础.
或者你可以说C太底层，现在都是OOP的时代了，谁还会用面向过程的,你们不要忘了操作系统是用什么写的？是C；C实现的nginx的并发量是C++实现的apache的几十倍,关键是要理解语言背后的思想。
当然这不是为了OOP而OOP，实在是OOP的一些特征，例如封装，多态其实是软件工程思想，这些思想不分语言，遵循了这些思想可以使得程序更有弹性，更易修改和维护，避免僵化，脆弱的性质。
嵌入式C语言使用OOP的一些思考
然而就目前来说，在嵌入式领域广泛的使用C＋＋显然是不现实的事情。在一个到处是OOP的年代，为何面向过程的C语言依然可以如此活跃？
我们可以用它来开发一系列的小工具，Unix/Linux就是由这些小工具组成的操作系统；同时用C语言可以开发高性能的应用程序。
C语言良好的可移植性，小巧灵活，而且还有一个直接与硬件打交道的指针的存在，对内存等良好的操作性以及执行之速度快，是嵌入式开发唯有的高级语言，均是一般嵌入式产品的不二首选。
LW_OOPC->C语言的面对对象
LW_OOPC是台湾的MISOO团队根据多年研发经验，总结出来的一种轻便的面向对象的C语言。虽然不足以提供足够的能力使我们实现面向对象所有的概念，但是我们依然可以应用它们完成我们简单的面向对象思想的构建。
lw_oopc仅用了2个文件，.h及.c文件就实现了面向对象的三大因素，实现过程极为简洁又富含技巧。lw_oopc说白了，就是定义了一堆宏，使用起来也就是调用这些宏。
//| INTERFACE | 接口//----------------------------------------------------------------------//| CLASS | 类//----------------------------------------------------------------------//| CTOR | 构造器开始//---------------------------------------------------------------------- //| END_CTOR | 构造器截止//----------------------------------------------------------------------//| FUNCTION_SETTING | 关联成员函数指针//----------------------------------------------------------------------//| IMPLEMENTS | 继承//----------------------------------------------------------------------//| DTOR | 为了支持析构函数的概念 //| END_DTOR | //----------------------------------------------------------------------//| ABS_CLASS | 为了支持抽象类的概念 //----------------------------------------------------------------------//| ABS_CTOR | 为了支持可继承的抽象类的构造函数 //| END_ABS_CTOR | //----------------------------------------------------------------------//| EXTENDS | 为了让熟悉Java的人容易理解（与IMPLEMENTS宏等同） //----------------------------------------------------------------------//| SUPER_CTOR | 为了支持子类调用父类的构造函数//----------------------------------------------------------------------//| SUPER_PTR | 为了支持向上转型 //| SUPER_PTR_2 | //| SUPER_PTR_3 | //----------------------------------------------------------------------//| SUB_PTR | 为了支持向下转型 //| SUB_PTR_2 | //| SUB_PTR_3 | //----------------------------------------------------------------------//| INHERIT_FROM | 为了支持访问直接父类的数据成员//----------------------------------------------------------------------
下面是对LW_OOPC的简单的分析。
LW_OOPC概述
简单来说它主要是一个头文件，我们通过对这个头文件的使用来实现面向对象。
//lw_oopc.h : MISOO团队设计的C宏#include#ifndef LW_OOPC#define LW_OOPC#define CLASS(type) /typedef struct type type; /struct type#define CTOR(type) /void* type##New() /{ / struct type *t; / t = (struct type*)malloc(sizeof(struct type));#define CTOR2(type, type2) /void* type2##New() /{ / struct type *t; / t = (struct type*)malloc(sizeof(struct type)); #define END_CTOR return (void*)t; }#define FUNCTION_SETTING(f1, f2) t->f1 = f2;#define IMPLEMENTS(type) struct type type#define INTERFACE(type) struct type#endif/* lw_oopc.h */下面一段代码是简单的OOPC的应用:
// Circle.c #include#include 'lw_oop.h'#define PI 3.1415926CLASS(Circle){ double (*cal_area)(double);}double circle_cal_area(double radius){ return PI*r*r;}CTOR(Circle) FUNCTION_SETTING(cal_area, circle_cal_area)END_CTORint main(){ double area = 0.0; Circle *pc; pc = (Circle*)CircleNew(); area = pc->cal_area(10); printf('area = %f/n', area); return 0;}
接口的实现
在OOP程序中，通常是通过类定义和接口定义来实现的。
//IA.h #include 'lw_oopc.h'INTERFACE(IA){ void (*init)(void*, double); double (*cal_area)(void*); double (*cal_permimeter)(void*);}//circle.c #include 'IA.h'#define PI 3.1415926CLASS(Circle){ IMPLEMENTS(IA); double radius;}static void circle_init(void* circle, double radius){ Circle *_this = (Circle*)circle; _this->radius = radius;}static double circle_cal_area(void* circle){ Circle *_this = (Circle*)circle; return PI*_this->radius*_this->radius;}static double circle_cal_permimeter(void* circle){ Circle *_this = (Circle*)circle; return 2*PI*_this->radius;}CTOR(Circle) FUNCTION_SETTING(IA.init, circle_init) FUNCTION_SETTING(IA.cal_area, circle_cal_area) FUNCTION_SETTING(IA.cal_permimeter, circle_cal_permimeter)END_CTOR
//main.c#include#include “IA.h”void print_area(IA* pi){ printf('area = %f/n', pi->cal_area(pi));}int main(){ IA *pc = NULL; pc = (IA*)CircleNew(); pc->init(pc, 10.0); print_area(); return 0;}总结
语言只是一种工具，任何语言之间都是相通的，一通则百通，关键是要理解语言背后的思想，理解其思想，任何语言，拿来用就行了。语言没有好坏之分，任何语言既然存在自然有它存在的价值。