纯C语言实现简单继承机制
2016-02-19 09:39
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0 继承是OO设计的基础
继承是OO设计中的基本部分,也是实现多态的基础,C++,C#,Objective-C,Java,PHP,JavaScript等为OO而设计的语言,其语言本身对实现继承提供了直接支持。而遵循C/Unix设计哲学的语言,从不限定编程风格,而且提供了实现OO的基本支持。下面我们就来看看如何用C语言实现继承。1 内存布局层面上继承的含义
如今几乎所有程序员都知道继承的抽象含义,对于被用烂了的猫狗继承动物的例子也耳熟能详。在此,我们抛开抽象世界,深入到继承的具体实现上。当然不同的语言对继承的实现机制并不完全相同,但是了解其中一种典型的实现细节对于理解继承是非常有好处的。这里我们以C++为例进行说明。[code]class B { int x; int y; int z; }; class C : B { float f; char s[10]; };
上述代码表示子类C继承了父类B,下面是类C的一个实例(对象)的内存布局。
C对象有两部分组成,红色区域是继承自B的部分,蓝色区域是自身特有的。这样一来,红色部分完全可以当成是一个B类对象。
2 利用结构体实现继承的两种方法
2.1 父类对象作为子类的成员
理解了继承的内存布局原理之后,用C来实现继承就非常容易了。最容易想到的方法如下:[code]struct B { int x; int y; int z; }; struct C { struct B objB; float f; char s[10]; };
上述代码通过在C中包含一个B类型的成员来实现继承,此方法非常直接,但使用起来有一些不太方便。
[code] struct C objC; objC.objB.x = 10; ((struct B*)&objC)->x = 10;
要想访问父类的成员x,有两种方法,一种是objC.objB.x;另一种是((struct B*)&objC)->x = 10。这两种方式都看起来不够直接。而在子类方法中访问父类成员是非常频繁的。
[code]void c_member_method(struct C* pObjC) { pObjC->objB.x = 20; /* 访问父类成员 */ pObjC->f = 0.23f; /* 访问自身成员 */ }
第一种方法,感觉更像是OB风格,而不是OO。
第二种方法,必须进行强制类型转换,感觉语法上不够美观。
2.2 子类包含所有的父类成员
[code]struct C { int x; int y; int z; float f; char s[10]; };
把所有的父类成员原样作为子类的成员。这样子类对象访问继承来的成员就非常直接了。
[code]void c_member_method(struct C* pObjC) { pObjC->x = 20; /* 访问父类成员 */ pObjC->f = 0.23f; /* 访问自身成员 */ } void main() { struct C objC; objC.x = 10; }
看起来很好,实际上在工程上会存在一个很大的问题:难以维护!例如,每当创建一个子类,必须原样书写所有的父类成员,当父类定义变动时,子类需要做出同样的修改。一旦父类稍具规模,维护这种继承关系将是一场噩梦!
那么如何解决的?
方法是现成的,那就是利用C语言的预处理宏定义#define. 如下所示:
[code]#define B_STRUCT \ int x; \ int y; \ int z struct B { B_STRUCT; }; struct C { B_STRUCT; float f; char s[10]; };
当继承层级更深时,例如 C继承B,D继承C,可以照搬此方法。
[code]#define B_STRUCT \ int x; \ int y; \ int z struct B { B_STRUCT; }; #define C_STRUCT \ B_STRUCT; \ float f; \ char s[10] struct C { C_STRUCT; }; #define D_STRUCT \ C_STRUCT; \ double d struct D { D_STRUCT; };
通过宏定义,可以很容易实现和维护这种继承关系。
3 一点思考
OO思想已经在软件设计上占据了统治地位,直接支持OO的编程语言铺天盖地,但是OO就没有缺陷吗?如何在自己的项目中适量适度使用OO?相关文章推荐
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