C语言的多态实现

时间：2010-04-24 来源：280552108

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＋＋语言本身实现了继承和多态，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C＋＋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。很高兴的，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. C++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C++中，如果一个类有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。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，更重要的是一些特殊的要求，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如果struct里面仅仅有一个函数是什么？这个时候如果我们不使用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“继承”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 //这就是继承嘿嘿 ActByOther1_Foo2（）{} // 可以修改其实现 ActByOther1_DoByOther() {} //当然就可以添加新的实现咯