一个人如何用C编写面向对象的代码？[关闭]

用C编写面向对象的代码有哪些方法？特别是关于多态性。

另请参见此堆栈溢出问题，以C语言中的面向对象问题。

是。实际上，Axel Schreiner免费提供了他的书 “ ANSI-C中的面向对象程序设计”，其中相当全面地涵盖了该主题。

因为您正在谈论多态性，所以可以，我们可以在C ++出现之前的几年中进行此类工作。

基本上，您使用a struct来保存数据和函数指针列表，以指向该数据的相关函数。

因此，在通信类中，您将拥有一个open，read，write和close调用，这些调用将被维护为结构中的四个函数指针以及对象的数据，例如：

typedef struct {
    int (*open)(void *self, char *fspec);
    int (*close)(void *self);
    int (*read)(void *self, void *buff, size_t max_sz, size_t *p_act_sz);
    int (*write)(void *self, void *buff, size_t max_sz, size_t *p_act_sz);
    // And data goes here.
} tCommClass;

tCommClass commRs232;
commRs232.open = &rs232Open;
: :
commRs232.write = &rs232Write;

tCommClass commTcp;
commTcp.open = &tcpOpen;
: :
commTcp.write = &tcpWrite;

当然，上面的那些代码段实际上将在“构造函数”中，例如rs232Init()。

当您从该类“继承”时，只需更改指针以指向您自己的函数即可。调用这些函数的每个人都可以通过函数指针来实现，从而获得多态性：

int stat = (commTcp.open)(commTcp, "bigiron.box.com:5000");

有点像手动vtable。

您甚至可以通过将指针设置为NULL来获得虚拟类-该行为与C ++稍有不同（运行时为核心转储，而不是编译时为错误）。

这是一段演示它的示例代码。首先是顶级类结构：

#include <stdio.h>

// The top-level class.

typedef struct sCommClass {
    int (*open)(struct sCommClass *self, char *fspec);
} tCommClass;

然后，我们有了TCP“子类”的功能：

// Function for the TCP 'class'.

static int tcpOpen (tCommClass *tcp, char *fspec) {
    printf ("Opening TCP: %s\n", fspec);
    return 0;
}
static int tcpInit (tCommClass *tcp) {
    tcp->open = &tcpOpen;
    return 0;
}

还有HTTP：

// Function for the HTTP 'class'.

static int httpOpen (tCommClass *http, char *fspec) {
    printf ("Opening HTTP: %s\n", fspec);
    return 0;
}
static int httpInit (tCommClass *http) {
    http->open = &httpOpen;
    return 0;
}

最后是一个测试程序，以展示其实际效果：

// Test program.

int main (void) {
    int status;
    tCommClass commTcp, commHttp;

    // Same 'base' class but initialised to different sub-classes.

    tcpInit (&commTcp);
    httpInit (&commHttp);

    // Called in exactly the same manner.

    status = (commTcp.open)(&commTcp, "bigiron.box.com:5000");
    status = (commHttp.open)(&commHttp, "http://www.microsoft.com");

    return 0;
}

产生输出：

Opening TCP: bigiron.box.com:5000
Opening HTTP: http://www.microsoft.com

因此您可以看到正在调用不同的函数，具体取决于子类。

命名空间通常通过执行以下操作来完成：

stack_push(thing *)

代替

stack::push(thing *)

要将C结构变成类似C ++类的东西，可以打开：

class stack {
     public:
        stack();
        void push(thing *);
        thing * pop();
        static int this_is_here_as_an_example_only;
     private:
        ...
};

进入

struct stack {
     struct stack_type * my_type;
     // Put the stuff that you put after private: here
};
struct stack_type {
     void (* construct)(struct stack * this); // This takes uninitialized memory
     struct stack * (* operator_new)(); // This allocates a new struct, passes it to construct, and then returns it
     void (*push)(struct stack * this, thing * t); // Pushing t onto this stack
     thing * (*pop)(struct stack * this); // Pops the top thing off the stack and returns it
     int this_is_here_as_an_example_only;
}Stack = {
    .construct = stack_construct,
    .operator_new = stack_operator_new,
    .push = stack_push,
    .pop = stack_pop
};
// All of these functions are assumed to be defined somewhere else

并做：

struct stack * st = Stack.operator_new(); // Make a new stack
if (!st) {
   // Do something about it
} else {
   // You can use the stack
   stack_push(st, thing0); // This is a non-virtual call
   Stack.push(st, thing1); // This is like casting *st to a Stack (which it already is) and doing the push
   st->my_type.push(st, thing2); // This is a virtual call
}

我没有进行析构或删除，但是它遵循相同的模式。

this_is_here_as_an_example_only就像一个静态类变量-在类型的所有实例之间共享。所有方法实际上都是静态的，除了一些采用this *

我相信，除了本身有用之外，用C实现OOP是学习 OOP和了解其内部工作原理的绝妙方法。许多程序员的经验表明，要高效而自信地使用一项技术，程序员必须了解最终概念的实现方式。在C中模拟类，继承和多态性正好说明了这一点。

为了回答原始问题，这里有一些资源，教您如何使用C语言进行OOP：

EmbeddedGurus.com博客文章“用C语言进行基于对象的编程”展示了如何在可移植C语言中实现类和单一继承：http : //embeddedgurus.com/state-space/2008/01/object-based-programming-in-c /

应用说明““ C +”-C语言中的面向对象编程“显示了如何使用预处理器宏在C语言中实现类，单继承和后期绑定（多态）：http : //www.state-machine.com/resources/cplus_3。 0_manual.pdf，示例代码可从http://www.state-machine.com/resources/cplus_3.0.zip获得

我已经看到了。我不推荐它。C ++最初以这种方式作为预处理器开始，该预处理器生成C代码作为中间步骤。

本质上，您最终要做的是为存储函数引用的所有方法创建一个调度表。派生一个类将需要复制此调度表并替换要覆盖的条目，如果要调用基本方法，则新的“方法”必须调用原始方法。最终，您最终重写了C ++。

当然可以。这就是GObject，所有GTK +和GNOME都基于的框架。

C stdio FILE子库是如何在纯净C语言中创建抽象，封装和模块化的出色示例。

继承和多态-其他方面往往被视为必不可少的OOP -不一定提供他们承诺的生产力的提高和合理的 争论已经进行了，他们可以了解问题域实际上阻碍了发展和思维。

带有动物和狗的琐碎示例：您镜像了C ++的vtable机制（无论如何也是如此）。您还将分配和实例化（Animal_Alloc，Animal_New）分开，因此我们不会多次调用malloc（）。我们还必须明确地通过this指针。

如果要执行非虚拟功能，那很简单。您只是不将它们添加到vtable中，而静态函数不需要this指针。多重继承通常需要多个vtable来解决歧义。

另外，您应该能够使用setjmp / longjmp进行异常处理。

struct Animal_Vtable{
    typedef void (*Walk_Fun)(struct Animal *a_This);
    typedef struct Animal * (*Dtor_Fun)(struct Animal *a_This);

    Walk_Fun Walk;
    Dtor_Fun Dtor;
};

struct Animal{
    Animal_Vtable vtable;

    char *Name;
};

struct Dog{
    Animal_Vtable vtable;

    char *Name; // Mirror member variables for easy access
    char *Type;
};

void Animal_Walk(struct Animal *a_This){
    printf("Animal (%s) walking\n", a_This->Name);
}

struct Animal* Animal_Dtor(struct Animal *a_This){
    printf("animal::dtor\n");
    return a_This;
}

Animal *Animal_Alloc(){
    return (Animal*)malloc(sizeof(Animal));
}

Animal *Animal_New(Animal *a_Animal){
    a_Animal->vtable.Walk = Animal_Walk;
    a_Animal->vtable.Dtor = Animal_Dtor;
    a_Animal->Name = "Anonymous";
    return a_Animal;
}

void Animal_Free(Animal *a_This){
    a_This->vtable.Dtor(a_This);

    free(a_This);
}

void Dog_Walk(struct Dog *a_This){
    printf("Dog walking %s (%s)\n", a_This->Type, a_This->Name);
}

Dog* Dog_Dtor(struct Dog *a_This){
    // Explicit call to parent destructor
    Animal_Dtor((Animal*)a_This);

    printf("dog::dtor\n");

    return a_This;
}

Dog *Dog_Alloc(){
    return (Dog*)malloc(sizeof(Dog));
}

Dog *Dog_New(Dog *a_Dog){
    // Explict call to parent constructor
    Animal_New((Animal*)a_Dog);

    a_Dog->Type = "Dog type";
    a_Dog->vtable.Walk = (Animal_Vtable::Walk_Fun) Dog_Walk;
    a_Dog->vtable.Dtor = (Animal_Vtable::Dtor_Fun) Dog_Dtor;

    return a_Dog;
}

int main(int argc, char **argv){
    /*
      Base class:

        Animal *a_Animal = Animal_New(Animal_Alloc());
    */
    Animal *a_Animal = (Animal*)Dog_New(Dog_Alloc());

    a_Animal->vtable.Walk(a_Animal);

    Animal_Free(a_Animal);
}

PS。这已在C ++编译器上进行了测试，但使其在C编译器上运行应该很容易。

签出GObject。它的意思是成为C语言中的OO，以及您所需要的一种实现。如果您确实想要OO，请使用C ++或其他OOP语言。如果您习惯于使用OO语言，有时有时很难使用GObject，但是像任何东西一样，您将习惯于约定和流程。

这很有趣。我自己一直在思考同样的问题，考虑这个问题的好处是：

• 尝试想象如何以非OOP语言实现OOP概念，这有助于我理解OOp语言（在我的情况下为C ++）的优势。这有助于使我更好地判断对于给定类型的应用程序是使用C还是C ++，在这种情况下，一个应用程序的收益大于另一个应用程序的收益。

• 在浏览网络以获取有关此方面的信息和观点时，我发现一位作者正在为嵌入式处理器编写代码，并且只有一个C编译器可用：http : //www.eetimes.com/discussion/other/4024626/Oriented -C-Creation-Foundation-Classes-Part-1

在他的案例中，分析和适应纯C语言中的OOP概念是一个正确的追求。似乎他愿意牺牲一些OOP概念，因为尝试在C中实现它们会降低性能开销。

我吸取的教训是，是的，可以做到一定程度，是的，有一些充分的理由尝试它。

最终，机器将旋转堆栈指针位，使程序计数器跳来跳去并计算内存访问操作。从效率的角度来看，您的程序执行的计算越少越好……但是有时我们仅需支付此税，就可以以最不易受人为错误影响的方式组织程序。OOP语言编译器致力于优化这两个方面。程序员必须更加小心地用C之类的语言来实现这些概念。

您可能会发现查看Apple的Core Foundation API集文档很有帮助。它是纯C API，但是许多类型都桥接到Objective-C对象等效项。

您可能还会发现对Objective-C本身的设计有所帮助。与C ++的不同之处在于，对象系统是根据C函数定义的，例如objc_msg_send，调用对象上的方法。编译器将方括号语法转换为这些函数调用，因此您不必了解它，但是考虑到您的问题，您可能会发现了解它在幕后的工作方式很有用。

有几种可以使用的技术。最重要的是更多如何拆分项目。我们在项目中使用在.h文件中声明的接口，并在.c文件中声明对象的实现。重要的是，所有包含.h文件的模块都只能将一个对象视为void *，而.c文件是唯一了解结构内部的模块。

对于一个这样的类，我们以FOO为例：

在.h文件中

#ifndef FOO_H_
#define FOO_H_

...
 typedef struct FOO_type FOO_type;     /* That's all the rest of the program knows about FOO */

/* Declaration of accessors, functions */
FOO_type *FOO_new(void);
void FOO_free(FOO_type *this);
...
void FOO_dosomething(FOO_type *this, param ...):
char *FOO_getName(FOO_type *this, etc);
#endif

C实现文件将是类似的东西。

#include <stdlib.h>
...
#include "FOO.h"

struct FOO_type {
    whatever...
};


FOO_type *FOO_new(void)
{
    FOO_type *this = calloc(1, sizeof (FOO_type));

    ...
    FOO_dosomething(this, );
    return this;
}

因此，我将指针明确地指向该模块每个功能的对象。C ++编译器隐式地执行此操作，而在C中，我们显式地将其写出。

我真的用 this在我的程序中，以确保我的程序不会在C ++中编译，并且具有在语法突出显示编辑器中处于另一种颜色的优良特性。

可以在一个模块中修改FOO_struct的字段，而无需重新编译另一个模块即可使用。

通过这种风格，我已经处理了OOP（数据封装）优势的很大一部分。通过使用函数指针，甚至可以轻松实现诸如继承之类的东西，但是老实说，它实际上很少有用。

您可以使用函数指针进行伪造，实际上，我认为理论上可以将C ++程序编译为C。

但是，将某种范式强加于一种语言而不是选择一种使用范式的语言几乎是没有道理的。

可以实现面向对象的C，我已经在韩国看到过这种类型的代码，这是我多年来见过的最可怕的怪物（就像去年（2007年）我看到的代码）。所以是可以做到的，是的，人们以前曾经做过，而且即使在当今时代也仍然这样做。但是我建议使用C ++或Objective-C，它们都是C语言诞生的，目的是为对象提供不同的范例。

如果您确信OOP方法可以解决您要解决的问题，那么为什么要使用非OOP语言来解决呢？看来您使用的工具不正确。使用C ++或其他一些面向对象的C变体语言。

如果您因开始使用C编写的现有大型项目进行编码而提出要求，则不应尝试将自己（或其他任何人）的OOP范式强加到项目的基础架构中。遵循项目中已经存在的准则。在一般情况下，清洁API和隔离库和模块将很长的路要走朝着具有净OOP- 十岁上下的设计。

如果毕竟，您确实准备好进行OOP C，请阅读此（PDF）。

是的你可以。人们在C ++或Objective-C出现之前就在编写面向对象的C。C ++和Objective-C在某种程度上都试图采用C中使用的一些OO概念并将其作为语言的一部分形式化。

这是一个非常简单的程序，显示了如何制作看起来像/是方法调用的东西（有更好的方法可以做到这一点。这只是证明该语​​言支持这些概念）：

#include<stdio.h>

struct foobarbaz{
    int one;
    int two;
    int three;
    int (*exampleMethod)(int, int);
};

int addTwoNumbers(int a, int b){
    return a+b;
}

int main()
{
    // Define the function pointer
    int (*pointerToFunction)(int, int) = addTwoNumbers;

    // Let's make sure we can call the pointer
    int test = (*pointerToFunction)(12,12);
    printf ("test: %u \n",  test);

    // Now, define an instance of our struct
    // and add some default values.
    struct foobarbaz fbb;
    fbb.one   = 1;
    fbb.two   = 2;
    fbb.three = 3;

    // Now add a "method"
    fbb.exampleMethod = addTwoNumbers;

    // Try calling the method
    int test2 = fbb.exampleMethod(13,36);
    printf ("test2: %u \n",  test2);

    printf("\nDone\n");
    return 0;
}

当然，它不会像使用具有内置支持的语言那样漂亮。我什至写过“面向对象的汇编器”。

添加一些OOC代码：

#include <stdio.h>

struct Node {
    int somevar;
};

void print() {
    printf("Hello from an object-oriented C method!");
};

struct Tree {
    struct Node * NIL;
    void (*FPprint)(void);
    struct Node *root;
    struct Node NIL_t;
} TreeA = {&TreeA.NIL_t,print};

int main()
{
    struct Tree TreeB;
    TreeB = TreeA;
    TreeB.FPprint();
    return 0;
}

我已经挖掘了一年：

由于纯C语言很难使用GObject系统，因此我尝试编写一些不错的宏来简化C语言的OO风格。

#include "OOStd.h"

CLASS(Animal) {
    char *name;
    STATIC(Animal);
    vFn talk;
};
static int Animal_load(Animal *THIS,void *name) {
    THIS->name = name;
    return 0;
}
ASM(Animal, Animal_load, NULL, NULL, NULL)

CLASS_EX(Cat,Animal) {
    STATIC_EX(Cat, Animal);
};
static void Meow(Animal *THIS){
    printf("Meow!My name is %s!\n", THIS->name);
}

static int Cat_loadSt(StAnimal *THIS, void *PARAM){
    THIS->talk = (void *)Meow;
    return 0;
}
ASM_EX(Cat,Animal, NULL, NULL, Cat_loadSt, NULL)


CLASS_EX(Dog,Animal){
    STATIC_EX(Dog, Animal);
};

static void Woof(Animal *THIS){
    printf("Woof!My name is %s!\n", THIS->name);
}

static int Dog_loadSt(StAnimal *THIS, void *PARAM) {
    THIS->talk = (void *)Woof;
    return 0;
}
ASM_EX(Dog, Animal, NULL, NULL, Dog_loadSt, NULL)

int main(){
    Animal *animals[4000];
    StAnimal *f;
    int i = 0;
    for (i=0; i<4000; i++)
    {
        if(i%2==0)
            animals[i] = NEW(Dog,"Jack");
        else
            animals[i] = NEW(Cat,"Lily");
    };
    f = ST(animals[0]);
    for(i=0; i<4000; ++i) {
        f->talk(animals[i]);
    }
    for (i=0; i<4000; ++i) {
        DELETE0(animals[i]);
    }
    return 0;
}

这是我的项目站点（我没有足够的时间来编写en。doc，但是中文doc更好。）

海湾合作委员会

有继承用C在吉姆·拉尔森在1996年的谈话在给定的一个例子，312节编程午间研讨会在这里：高，低C级。

哪些文章或书籍适合在C中使用OOP概念？

戴夫·汉森的I2C接口和实现是优良的封装和命名和使用函数指针的非常好。Dave不会尝试模拟继承。

OOP只是一种范式，它将数据比代码置于程序中更为重要。OOP不是一种语言。因此，就像普通C是一种简单的语言一样，普通C中的OOP也很简单。

您可能想做的一件事是研究X Window Xt工具箱的实现。当然，它在牙齿上变长了，但是使用的许多结构都被设计为在传统C语言中以OO方式工作。通常，这意味着在这里和那里添加一个额外的间接层，并设计相互重叠的结构。

您确实可以通过这种方式在C中放置OO的方式做很多事情，尽管有时感觉OO概念并没有完全从的思想中形成#include<favorite_OO_Guru.h>。它们确实构成了当时许多公认的最佳实践。OO语言和系统仅蒸馏和放大了当天编程的时代精神。

问题的答案是“是的，您可以”。

面向对象的C（OOC）套件适合那些希望以面向对象的方式进行编程的人，但是他们仍然坚持使用旧的C语言。OOC实现类，单继承和多继承，异常处理。

特征

•仅使用C宏和函数，不需要语言扩展！（ANSI-C）

•您的应用程序易于阅读的源代码。注意使事情变得尽可能简单。

•类的单一继承

•接口和混入的多重继承（从版本1.3开始）

•实现异常（使用纯C！）

•类的虚函数

•易于实现类的外部工具

有关更多详细信息，请访问http://ooc-coding.sourceforge.net/。

似乎人们正在尝试使用C模拟C ++样式。我的观点是，进行面向对象的编程C确实是在进行面向结构的编程。但是，您可以实现后期绑定，封装和继承之类的功能。对于继承，您可以在子结构中显式定义一个指向基本结构的指针，这显然是多重继承的一种形式。您还需要确定您的

//private_class.h
struct private_class;
extern struct private_class * new_private_class();
extern int ret_a_value(struct private_class *, int a, int b);
extern void delete_private_class(struct private_class *);
void (*late_bind_function)(struct private_class *p);

//private_class.c
struct inherited_class_1;
struct inherited_class_2;

struct private_class {
  int a;
  int b;
  struct inherited_class_1 *p1;
  struct inherited_class_2 *p2;
};

struct inherited_class_1 * new_inherited_class_1();
struct inherited_class_2 * new_inherited_class_2();

struct private_class * new_private_class() {
  struct private_class *p;
  p = (struct private_class*) malloc(sizeof(struct private_class));
  p->a = 0;
  p->b = 0;
  p->p1 = new_inherited_class_1();
  p->p2 = new_inherited_class_2();
  return p;
}

    int ret_a_value(struct private_class *p, int a, int b) {
      return p->a + p->b + a + b;
    }

    void delete_private_class(struct private_class *p) {
      //release any resources
      //call delete methods for inherited classes
      free(p);
    }
    //main.c
    struct private_class *p;
    p = new_private_class();
    late_bind_function = &implementation_function;
    delete_private_class(p);

用编译c_compiler main.c inherited_class_1.obj inherited_class_2.obj private_class.obj。

因此，建议是坚持纯C风格，而不要强加为C ++风格。同样，这种方式也非常适合构建API。

有关C中OOP的另一种说法，请参见http://slkpg.byethost7.com/instance.html。它强调仅使用本机C进行重入的实例数据。使用函数包装器手动完成多重继承。保持类型安全。这是一个小样本：

typedef struct _peeker
{
    log_t     *log;
    symbols_t *sym;
    scanner_t  scan;            // inherited instance
    peek_t     pk;
    int        trace;

    void    (*push) ( SELF *d, symbol_t *symbol );
    short   (*peek) ( SELF *d, int level );
    short   (*get)  ( SELF *d );
    int     (*get_line_number) ( SELF *d );

} peeker_t, SlkToken;

#define push(self,a)            (*self).push(self, a)
#define peek(self,a)            (*self).peek(self, a)
#define get(self)               (*self).get(self)
#define get_line_number(self)   (*self).get_line_number(self)

INSTANCE_METHOD
int
(get_line_number) ( peeker_t *d )
{
    return  d->scan.line_number;
}

PUBLIC
void
InitializePeeker ( peeker_t  *peeker,
                   int        trace,
                   symbols_t *symbols,
                   log_t     *log,
                   list_t    *list )
{
    InitializeScanner ( &peeker->scan, trace, symbols, log, list );
    peeker->log = log;
    peeker->sym = symbols;
    peeker->pk.current = peeker->pk.buffer;
    peeker->pk.count = 0;
    peeker->trace = trace;

    peeker->get_line_number = get_line_number;
    peeker->push = push;
    peeker->get = get;
    peeker->peek = peek;
}

我参加聚会有点晚了，但是我想分享一下我在该主题上的经验：这些天我使用嵌入式工具，并且我唯一（可靠的）编译器是C，因此我想应用面向对象我用C编写的嵌入式项目中的方法

到目前为止，我见过的大多数解决方案都大量使用类型转换，因此我们失去了类型安全性：如果您犯了错误，编译器将无法为您提供帮助。这是完全不能接受的。

我的要求：

• 尽可能避免类型转换，这样我们就不会失去类型安全性。
• 多态性：我们应该能够使用虚拟方法，并且该类的用户不应该知道某个特定方法是否是虚拟的；
• 多重继承：我不经常使用它，但是有时候我确实希望某个类实现多个接口（或扩展多个超类）。

我已经在本文中详细解释了我的方法：C语言中的面向对象编程；另外，还有一个实用程序可以自动生成基类和派生类的样板代码。

我建立了一个小图书馆来尝试，对我来说真的很好用。所以我想我分享了经验。

https://github.com/thomasfuhringer/oxygen

使用结构可以很容易地实现单继承，并将其扩展到其他所有子类。对父结构的简单转换可以在所有后代上使用父方法。只要您知道变量指向持有此类对象的结构，您就可以始终将其强制转换为根类并进行自省。

如前所述，虚拟方法有些棘手。但是它们是可行的。为简单起见，我只在类描述结构中使用了一系列函数，每个子类都会在需要时复制并重新填充各个插槽。

多重继承的实现起来相当复杂，并且会对性能产生重大影响。所以我离开了。我确实认为在很多情况下对现实生活环境进行清晰建模是合乎需要的并且有用的，但是在大约90％的情况下，单继承可以满足需求。单一继承很简单，并且不花任何钱。

我也不在乎类型安全。我认为您不应该依赖编译器来防止编程错误。无论如何，它只保护您避免一小部分错误。

通常，在面向对象的环境中，您还希望实现引用计数以尽可能自动地进行内存管理。因此，我还将引用计数放入“对象”根类中，并使用一些功能封装堆内存的分配和释放。

这一切都非常简单和精益，它为我提供了OO的基本知识，而没有强迫我处理C ++这个怪兽。而且，我保留了留在C地带的灵活性，这尤其使集成第三方库变得更加容易。

我建议使用Objective-C，它是C的超集。

虽然Objective-C已有30年历史，但它允许编写精美的代码。

http://en.wikipedia.org/wiki/Objective-C

是的，但是我从未见过有人尝试使用C实现任何形式的多态性。