聚會

C語言春節(jié)回家過年，遇到了不少小伙伴：Java , Python, JavaScript，Ruby......

大家在大城市發(fā)展得都不錯，回到老家，聚到一起吃飯， 談天說地，都是喜氣洋洋。

尤其是Python和JavaScript，更是成了明星，一個吹噓說自己是人工智能的必備，另外一個炫耀說自己是世界上最流行的語言，不信有某某語言流行度排行榜為證， 還有GitHub上的眾多項目云云。

老練的Java則是一直拿TIOBE排行榜說事兒：“我已經(jīng)連續(xù)10多年排行第一了，高處不勝寒啊!”

提到TIOBE，Python更是得意：“我今年還被選為TIOBE的年度編程語言呢!”

雖然常年排名TIOBE第二，C語言有點黯然神傷，人類用自己寫的程序可真不少，可都是處于底層，在系統(tǒng)級編程，什么操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫，編譯器...... 與應(yīng)用層比起來，沒那么光鮮亮麗。

現(xiàn)在很多人培訓(xùn)了Python, Java 就說自己會編程了， 不懂指針，不懂內(nèi)存，不懂底層的基本原理， 那能算會編程嗎?

C語言開始憤憤不平，悶頭吃菜，似乎要把這股郁悶之氣發(fā)泄到美味佳肴上去。

觥籌交錯之間，Java 摟住C的肩膀，親切地說：“兄弟，你有對象了嗎?”

這下可捅了馬蜂窩，大家的眼光齊刷刷地聚集到C語言的身上。

C嚅囁了半天：“沒...... 沒有。”

“哈哈哈...... 我們都有對象，你這么大了還沒對象?!” Python笑道。

“是啊，一個沒有對象的編程語言還有什么前途?”JavaScript補刀，他原來沒有class的概念，是通過“原型”實現(xiàn)的OOP，最近幾年才在語法層面引入class關(guān)鍵字。

“我雖然沒有對象，但是有指針啊，功能非常強大。”

“指針?你說的是那容易出錯的指針嗎? 現(xiàn)在有誰用指針啊?” JavaScript說道。

“不會用指針，就不是真正的程序員!” C語言漲紅了臉。

餐桌的氣氛變得有些尷尬，捅了簍子的Java招呼著說：“來來來，繼續(xù)喝酒。”

好不容易熬到聚餐結(jié)束，C語言回到了自己的家，家里冷冷清清，自己的“親爹”丹尼斯·里奇(Dennis Ritchie)，有史以來最偉大的程序員之一， 已經(jīng)于2011年10月不幸去世。

桌子上擺著的一本《C程序設(shè)計語言》，那是丹尼斯·里奇唯一的遺著， 拿起這本書，C不由悲從心來。

 

串門

C語言突然想起來對門的 Ken Thompson，那是Dennis Ritchie的“好基友”，他們倆一起創(chuàng)造了偉大的Unix操作系統(tǒng)，獲得了計算機界的最高獎：圖靈獎。

要不問問Ken? 為什么不讓我有對象?不讓我面向?qū)ο缶幊?

C來到Ken Thompson的門口，按了門鈴，門開了，C語言一眼就看到Ken Thompson正在和Go玩得不亦樂乎，心中更是凄苦，Go才是人家的親兒子，我算老幾， 轉(zhuǎn)身便要離去。

Ken 卻從后面叫住了他：“小C啊，快進(jìn)來，和你的兄弟Go玩一會兒。”

看到C滿臉沮喪，Ken也大為吃驚：“大過年的，怎么回事?”

C不滿地說：“當(dāng)年你們?yōu)槭裁床蛔屛矣袑ο?”

“對象，什么對象? 奧，你是說面向?qū)ο缶幊贪?其實吧你親爹把你設(shè)計出來，主要是做系統(tǒng)級編程的，要的是貼近硬件，要的是效率，要那復(fù)雜玩意兒干啥?中看不中用，再說了，你和Go一樣，不是有struct嗎? ” Ken 轉(zhuǎn)向Go，擠了擠眼睛。

“是啊是啊，struct很好用的!” Go馬上附和。

“但是struct也實現(xiàn)不了OOP啊， Python,JavaScript他們都嘲笑我! ”

“那你說說，什么是OOP?”Ken問道。

“嗯，就是封裝、繼承、多態(tài)吧? ” C回答到。

“好，我來給你掰扯掰扯，用C語言怎么實現(xiàn)封裝、繼承還有多態(tài)!”

封裝

Ken Thompson 真不愧是老司機，唰唰唰迅速就寫成了一段代碼。

他說道：“我們先來說說封裝，這封裝就是把信息給隱藏起來，你先看看這段代碼。”

shape.h

 

shape.c

 

main.c

 

這里定義了一個叫做Shape的結(jié)構(gòu)體，外界只能通過相關(guān)的函數(shù)來對這個Shape進(jìn)行操作，例如創(chuàng)建(Shape_create)， 移動(Shape_move), 還有獲取位置(Shape_getX)等，不能直接訪問Shape的內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

雖然這里沒有class這樣的關(guān)鍵字，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和相關(guān)操作是分開寫的，看起來不太完美， 但確實是實現(xiàn)了封裝。

 

C 看到Ken Thompson居然把那個指針的名稱叫做self, 和Python的相同，不由得笑了起來：“我明白了，那繼承該怎么做呢?”

繼承

Ken Thompson不吭聲，繼續(xù)寫代碼。

大牛的風(fēng)格看來都是類似的： 別瞎BB，給我上代碼。

 

這次定義了一個矩形(Rectangle)的結(jié)構(gòu)體，其中嵌套了Shape，難道這就實現(xiàn)了繼承? C有點疑惑。

Go小子在旁邊叫了起來：“我明白了，在內(nèi)存中，他們是這樣的。”

 

通過這種組合的方式，也算是實現(xiàn)了繼承吧。

 

多態(tài)

這么輕松就實現(xiàn)了封裝和繼承，C語言感到很興奮， 但是多態(tài)怎么實現(xiàn)呢?

這時候又傳來了門鈴聲，Linus大神拎著一瓶酒進(jìn)來，要找C小伙兒喝酒，看到這桌子上的代碼，立刻就明白了怎么回事。

他說道：“別整那么多花里胡哨的東西，還多態(tài)，不就是函數(shù)指針嘛! 我給你舉個例子。”

 

“這個結(jié)構(gòu)體包含了兩個函數(shù)指針，一個用來計算圖形的面積，另外一個把這個圖形畫出來。我們把這個結(jié)構(gòu)體叫做虛函數(shù)表。”

“這有什么用啊?”

“在你的Shape中，添加一個指向該函數(shù)表的指針就行了。” Linus回答。

 

C和Go都是一臉茫然。

“蠢材， 你們想想啊，當(dāng)你創(chuàng)建一個子類對象的時候，比如Rectangle， 把那個虛函數(shù)指針vptr指向另外一組函數(shù)，會怎么樣?”

兩人還是不懂，Linus只好繼續(xù)畫圖：

 

現(xiàn)在C有點明白了， 無論是Rectangle對象，還是Square對象，在調(diào)用Shape_area方法的時候， 都需要通過vptr這個指針找到虛函數(shù)表中的area方法，對于Rectangle，找到的是Rectangel_area方法，對于Square，找到的是Square_area方法。

struct Rectangle *r = Rectangle_create(5,5,10,10);

Shape_area((struct Shape *) r);

“其實吧，你的兄弟C++的多態(tài)實現(xiàn)原理也是類似的!在運行時查找真正的函數(shù)去執(zhí)行。” Ken 總結(jié)到。

“對，這種函數(shù)指針的使用方法太常見了，在我的Linux操作系統(tǒng)中也會定義類似的東西” Linus接口道，

 

“只要IO設(shè)備提供這幾個函數(shù)的實際定義，就可以將File結(jié)構(gòu)體的函數(shù)指針指向?qū)?yīng)的實現(xiàn)，那就實現(xiàn)了用同一套接口操作不同的IO設(shè)備。”

C語言高興起來：“哈哈，我就說我的指針很厲害吧，這些全是通過指針來實現(xiàn)的。”

“是啊，別聽Java, Python, JavaScript他們瞎BB，你也有對象，也能進(jìn)行面向?qū)ο蟮木幊?”

C語言說道：“走，喝酒去!”

注： 本文的例子主要來源于https://www.state-machine.com/doc/AN_OOP_in_C.pdf 我做了修改。

【本文為51CTO專欄作者“劉欣”的原創(chuàng)稿件，轉(zhuǎn)載請通過作者微信公眾號coderising獲取授權(quán)】

 

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