面向對象的語(yǔ)言更接近人的思維方式，而且在很大程度上降低了代碼的復雜性，同時(shí)提高了代碼的可讀性和可維護性，傳統的 C 代碼同樣可以設計出比較易讀，易維護，復雜度較低的優(yōu)美代碼，本文將通過(guò)一個(gè)實(shí)際的例子來(lái)說(shuō)明這一點(diǎn)。
基礎知識結構體除了提供基本數據類(lèi)型外，C 語(yǔ)言還提供給用戶(hù)自己定制數據類(lèi)型的能力，那就是結構體，在 C 語(yǔ)言中，你可以用結構體來(lái)表示任何實(shí)體。結構體正是面向對象語(yǔ)言中的類(lèi)的概念的雛形，比如：
- typedef struct{
- float x;
- float y;
- }Point;
定義了一個(gè)平面坐標系中的一個(gè)點(diǎn)，點(diǎn)中有兩個(gè)域，x 坐標和 y 坐標。
結構體中的域稱(chēng)為結構體的成員。結構體中的數據類(lèi)型可以是簡(jiǎn)單數據類(lèi)型，也可以是其他的結構體，甚至結構體本身還可以嵌套，比如，一個(gè)標準的鏈表結構可以進(jìn)行如下定義：
- typedef struct node{
- void *data;// 數據指針
- int dataLength;// 數據長(cháng)度
- struct node *next;// 指向下一個(gè)節點(diǎn)
- }Node;
可以看到，結構體 node 中的 next 指針的類(lèi)型又是 node 類(lèi)型。
函數指針指針是 C 語(yǔ)言的靈魂，是 C 比其他語(yǔ)言更靈活，更強大的地方。所以學(xué)習 C 語(yǔ)言必須很好的掌握指針。函數指針，即指向函數在內存映射中的首地址的指針，通過(guò)函數指針，可以將函數作為參數傳遞給另一個(gè)函數，并在適當的時(shí)候調用，從而實(shí)現異步通信等功能。
比如， UNIX/Linux 系統中的信號注冊函數，其原型如下：
- void (*signal(int signo,void (*func)(int))) (int)
使用的時(shí)候，需要自己在外部定義一個(gè)信號處理函數 (signal handler), 然后使用 signal(sigNo, handler) 將處理程序注冊在進(jìn)程上，當信號發(fā)生時(shí)，進(jìn)程就可以回調信號處理函數。
將函數指針作為結構體的成員正如前面提到的，結構體的成員可以是簡(jiǎn)單的數據結構，也可以是其他的結構體，當然，也可以是指針。當將函數指針作為結構體的成員，并且這些函數只用來(lái)操作本結構體中的數據時(shí)，就可以形成一個(gè)獨立的實(shí)體，這個(gè)實(shí)體中既有數據，也有對數據的操作，這樣自然就可以引出類(lèi)(class)的概念。
面向對象語(yǔ)言的特性一般而言，繼承，封裝和多態(tài)被認為是面向對象語(yǔ)言所必須支持的三種特征，也正是通過(guò)這三種特征才可以體現出面向對象在哪些方面優(yōu)于面向過(guò)程。由于語(yǔ)言開(kāi)發(fā)商的宣傳或其他的各種原因，使的表面上面向對象的思想要通過(guò)語(yǔ)言為載體而得以實(shí)現，然而實(shí)際上，面向對象是一種軟件設計思想，完全是可以與具體實(shí)現無(wú)關(guān)的。
雖然如此，但是不可否認，這些所謂的純面向對象的語(yǔ)言，在其代碼的可讀性以及與人的自然思維的匹配方面，比面向過(guò)程的語(yǔ)言要好的多。
語(yǔ)言層次的面向對象我們一般要描述一個(gè)對象，一般需要描述這個(gè)對象的一些屬性，比如盒子(box) 是一個(gè)實(shí)體，它有 6 個(gè)面，有顏色，重量，是否為空等屬性，并且可以放東西進(jìn)去，可以取東西出來(lái)。在面向對象的語(yǔ)言中，通常將這樣的對象抽象成一個(gè)類(lèi) (class):
- class Box{
- clolr color;
- int weight;
- boolean empty;
-
- put(something);
- something get();
- }
對盒子進(jìn)行操作時(shí)，可以做一下動(dòng)作：
- Box.put(cake);
- Box.get();// 取到某個(gè)東西，從盒子中。
而面向過(guò)程的語(yǔ)言中，通常是將實(shí)體傳遞給一個(gè)貫穿全局的函數來(lái)進(jìn)行的，同樣以 Box 為例，對 Box 進(jìn)行操作時(shí)，往往是這樣：
- Put(Box, cake);// 將一個(gè)蛋糕放到盒子中
- Get(Box);// 從盒子中取出某個(gè)東西來(lái)
而顯然，第一種代碼形式更符合常理，所以面向對象的語(yǔ)言大都提供這種語(yǔ)言層面的細節的支持，使得代碼的可讀性，可理解性大大增加。 C 語(yǔ)言，作為一個(gè)靈活而簡(jiǎn)單的語(yǔ)言，我們完全可以通過(guò) C 提供的簡(jiǎn)單機制，實(shí)現這樣的比較優(yōu)美的代碼形式。
C 語(yǔ)言的面向對象如前所說(shuō)，面向對象是一種軟件設計的思想，是語(yǔ)言無(wú)關(guān)的。在本節中，我舉一個(gè)鏈表(list)的例子來(lái)說(shuō)明如何在 C 語(yǔ)言中的設計出有面向對象風(fēng)格的代碼。
定義接口接口是面向對象語(yǔ)言中的一個(gè)比較重要的概念，接口只對外部承諾實(shí)現該接口的實(shí)體可以完成什么樣的功能，但是不暴露實(shí)現的方式。這樣的好處是，實(shí)現者可以在不接觸接口使用者的代碼的情況下，對實(shí)現進(jìn)行調整。
我們來(lái)看看鏈表的接口定義：
清單 1. 鏈表的接口定義
- #ifndef _ILIST_H
- #define _ILIST_H
- // 定義鏈表中的節點(diǎn)結構
- typedef struct node{
- void *data;
- struct node *next;
- }Node;
- // 定義鏈表結構
- typedef struct list{
- struct list *_this;
- Node *head;
- int size;
- void (*insert)(void *node);// 函數指針
- void (*drop)(void *node);
- void (*clear)();
- int (*getSize)();
- void* (*get)(int index);
- void (*print)();
- }List;
- void insert(void *node);
- void drop(void *node);
- void clear();
- int getSize();
- void* get(int index);
- void print();
- #endif /* _ILIST_H */
IList 接口中，可以清晰的看到，對于一個(gè) list 實(shí)體 ( 也就是對象 ) 來(lái)說(shuō)，可以在其上進(jìn)行 insert, drop, clear, getSize, get(index) 以及 print 等操作。
接口的實(shí)現清單 2. 構造方法
- Node *node = NULL;
- List *list = NULL;
- void insert(void *node);
- void drop(void *node);
- void clear();
- int getSize();
- void print();
- void* get(int index);
- List *ListConstruction(){
- list = (List*)malloc(sizeof(List));
- node = (Node*)malloc(sizeof(Node));
- list->head = node;
- list->insert = insert;// 將 insert 函數實(shí)現注冊在 list 實(shí)體上
- list->drop = drop;
- list->clear = clear;
- list->size = 0;
- list->getSize = getSize;
- list->get = get;
- list->print = print;
- list->_this = list;// 用 _this 指針將 list 本身保存起來(lái)
- return (List*)list;
- }
需要注意的是此處的 _this 指針，_this 指針可以保證外部對 list 的操作映射到對 _this 的操作上，從而使得代碼得到簡(jiǎn)化。
清單 3. 插入及刪除
- // 將一個(gè) node 插入到一個(gè) list 對象上
- void insert(void *node){
- Node *current = (Node*)malloc(sizeof(Node));
-
- current->data = node;
- current->next = list->_this->head->next;
- list->_this->head->next = current;
- (list->_this->size)++;
- }
- // 刪除一個(gè)指定的節點(diǎn) node
- void drop(void *node){
- Node *t = list->_this->head;
- Node *d = NULL;
- int i = 0;
- for(i;i < list->_this->size;i++){
- d = list->_this->head->next;
- if(d->data == ((Node*)node)->data){
- list->_this->head->next = d->next;
- free(d);
- (list->_this->size)--;
- break;
- }else{
- list->_this->head = list->_this->head->next;
- }
- }
- list->_this->head = t;
- }
其他的實(shí)現代碼可以參看下載部分，這里限于篇幅就不再意義列舉出來(lái)。
測試測試代碼好了，前面做的一切工作都是為了保證我們的暴露給使用者的 API 可以盡量的簡(jiǎn)潔，優(yōu)美，現在到測試的時(shí)候了：
清單 4. 測試代碼
- int main(int argc, char** argv) {
- List *list = (List*)ListConstruction();// 構造一個(gè)新的鏈表
-
- // 插入一些值做測試
- list->insert("Apple");
- list->insert("Borland");
- list->insert("Cisco");
- list->insert("Dell");
- list->insert("Electrolux");
- list->insert("FireFox");
- list->insert("Google");
-
- list->print();// 打印整個(gè)列表
-
- printf("list size = %d\n",list->getSize());
-
- Node node;
- node.data = "Electrolux";
- node.next = NULL;
- list->drop(&node);// 刪除一個(gè)節點(diǎn)
-
- node.data = "Cisco";
- node.next = NULL;
- list->drop(&node);// 刪除另一個(gè)節點(diǎn)
-
- list->print();// 再次打印
- printf("list size = %d\n",list->getSize());
- list->clear();// 清空列表
- return 0;
- }
圖 1. 運行結果
結束語(yǔ)C 語(yǔ)言所誕生的UNIX平臺提倡這樣一種設計哲學(xué)：盡量進(jìn)行簡(jiǎn)單的設計，讓使用者如同搭積木一樣的將這些簡(jiǎn)單的工具連接成強大的，完整的應用。 應該說(shuō)，C 比較好的繼承了這一點(diǎn)，C 語(yǔ)言非常簡(jiǎn)潔，非常強大，而由于 C 語(yǔ)言誕生的比較早，當時(shí)的面向對象的思想還不成熟，所以出現了大量的過(guò)程式的 C 應用，從而給人們一種 C 語(yǔ)言是面向過(guò)程的語(yǔ)言的錯覺(jué)，其實(shí) C 只是提供了一些簡(jiǎn)單，強大而通用的能力，至于你想將其搭成什么樣的積木，則全靠你自己了。
