C 语言

关注公众号 jb51net

关闭
首页 > 软件编程 > C 语言 > C语言封装,继承,多态

C语言也有封装,继承和多态你知道吗

作者:半夏(•̤̀ᵕ•̤́๑)ᵒᵏᵎᵎᵎᵎ

这篇文章主要为大家详细介绍了C语言封装,继承,多态,文中示例代码介绍的非常详细,具有一定的参考价值,感兴趣的小伙伴们可以参考一下,希望能够给你带来帮助

我们知道封装、继承、多态是面向对象的三大特性,我们也知道C语言是面向过程的语言,那么可不可以在面向过程的语言中用面向对象的思想编程呢。现在我们就一起看看用C语言如何实现封装、继承、多态。

封装

所谓封装就是把实现的细节隐藏起来,外部只能通过相关的函数对一个类进行操作,一呢是方便代码的复用,二也可以有效的保证代码的安全性。那么我们看看Redis源码中对于双向链表的一个设计和实现,是不是就是传说中的封装呢?

typedef struct listNode {
	struct listNode* prev;
	struct listNode* next;
	void* value;
} listNode;
 list* listCreate() {
	struct list* list;
	list = malloc(sizeof(struct list));
	if (list == NULL) return NULL;
 	list->head = list->tail = NULL;
	list->len = 0;
	return list;
}

继承

继承也是为了代码的重用设计的,比如多个子类都有一些共同的属性和方法,那么就可以将这些共同点抽象成一个父类,让子类去继承他,子类也就拥有了父类的特性,更好的实现了代码的重用性。但是继承也有很多缺点,比如:

1.java中不能多继承

2.如果继承了一个类,那么就继承了这个类的所有public的属性和方法,即使你不想继承

3.如果有一天父类的逻辑做了修改,那么子类的逻辑也被迫做了修改

基于这些原因呢,很多时候是不建议使用继承的,而是优先用组合的方式来达到代码的复用。在Go语言中也没有extends关键字,也是通过组合实现代码的复用。那么在C语言中,虽然没有继承,但是我们可以组合啊,实现的效果是大同小异的。例如:

struct Shape {
    int area;
    Shape* crateShape();
};
 struct Rectangle {
    struct Shape shape;
    int width;
    int height;
};
 struct Square {
    struct Shape shape;
    int side;
};

多态

函数的指针

这里要回顾一下C语言基础语法了,先来看看C语言中关于函数的指针。如果我们在C语言中定义了一个函数,那么在编译的时候会把函数的源代码编译成可执行的的指令,然后分配一块内存去存放。这段空间的的地址就是函数的入口地址,每次调用的时候会从该地址入口开始执行,函数名就代表了这个地址,因此函数名就是函数的指针

那么我们就可以定义一个用来指向函数的指针变量,用来存放某一函数的入口地址。例如:int (* add) (int, int)。这行代码中第一个int表示的是返回值类型;(* add)表示add是一个指针变量,括号不能省略;后面的(int, int)表示参数类型是两个int类型,括号不能省略,括号表示指针变量不是指向其他类型的,而是函数类型的。之前对函数的调用都是通过函数名,那么现在有了指针变量,我们也可以通过指针变量来对函数进行调用。

int main() {
    // 通过函数名调用
    max(9, 2);
     // 通过函数的指针变量调用
    int (*p)(int, int);
	// 将函数max的入口地址赋值给指针变量p
    p = max();
    (*p)(a, b)
}
 int add(int x, int y) {
    return x + y;
}

通过函数的指针实现多态

我们看下面代码,ShapeVtbl这个结构体中定义了一个计算面积的函数,没有实现,我们叫做虚函数表。Shape这个结构体中定义了两个属性,一个vtbl,一个area

struct Shape {
    struct ShapeVtbl *vtbl;
    int area;
};
 struct ShapeVtbl {
    float (*area)(struct Shape* self);
};
 struct Rectangle {
    struct Shape shape;
    int width;
    int height;
};
 struct Square {
    struct Shape shape;
    int side;
};

这里我们分别定义了计算矩形面积的方法rectangle_area和计算正方形面积的方法square_area。也初始化了两个ShapeVtbl,让他们的函数指针分别指向不同的函数入口。那么在实际运行的时候代码就会根据我们的选择调用不同的函数,呈现出多态的效果。

// 计算矩形面积的方法
float rectangle_area(struct Shape *self) {
    struct Rectangle *r = (struct Rectangle *)self;
    self->area = r->width * r->height;
    return self->area;
}
 // 计算正方形面积的方法
float square_area(struct Shape *self) {
    struct Square *r = (struct Square *)self;
    self->area = r->side * r->side;
    return self->area;
}
 // 初始化了两个ShapeVtbl,让area函数分别指向了rectangle_area、square_area
struct ShapeVtbl vtbl1 = {
    rectangle_area,
};
 struct ShapeVtbl vtbl2 = {
    square_area,
};
 // 计算面积的方法,这里的area函数的逻辑是在运行时期动态绑定的,也就是有self中函数指针指向的实际函数决定的
float shape_area(struct Shape *self) {
    struct ShapeVtbl *v = self->vtbl;
    return v->area(self);
}
 struct Square* createSquare() {
    struct Square *s = malloc(sizeof(struct Square));
    s->side = 5;
    s->shape.vtbl = &vtbl2;
}
 int main() {
    struct Square* s = createSquare();
    printf("area => %f\n", shape_area((struct Shape *)s));
}

更多可以参考图例:

在这里插入图片描述

这样的设计在redis源码中有很多应用,比如redis中的字典,dict结构体定义了字典的基本属性以及属于dict的一些特定函数,代码在dict.h中。

/*
 * 字典类型特定函数,定义了计算哈希值、复制键、比较键等函数
 */
typedef struct dictType {
    unsigned int (*hashFunction)(const void *key);
    void *(*keyDup)(void *privdata, const void *key);
    void *(*valDup)(void *privdata, const void *obj);
    int (*keyCompare)(void *privdata, const void *key1, const void *key2);
    void (*keyDestructor)(void *privdata, void *key);
    void (*valDestructor)(void *privdata, void *obj);
 } dictType;
 /*
 * 字典
 */
typedef struct dict {
     // 类型特定函数
    dictType *type;
     void *privdata;
     dictht ht[2];
     int rehashidx;
     int iterators;
 } dict;

而在redis中,dict的应用比较多,键的类型也可能有sdsredisObject等多种类型,他们的键比较函数,hash函数等都是不同的,因此有了下面的代码,分别定义了适应于各种键的对比、hash等函数,并封装在了不同的dictType,代码在redis.c中。那么在实际应用中,只需要为不同的类型选择不同的dictType即可。

dictType clusterNodesBlackListDictType = {
    dictSdsCaseHash,            /* hash function */
    NULL,                       /* key dup */
    NULL,                       /* val dup */
    dictSdsKeyCaseCompare,      /* key compare */
    dictSdsDestructor,          /* key destructor */
    NULL                        /* val destructor */
};
 /* Migrate cache dict type. */
dictType migrateCacheDictType = {
    dictSdsHash,                /* hash function */
    NULL,                       /* key dup */
    NULL,                       /* val dup */
    dictSdsKeyCompare,          /* key compare */
    dictSdsDestructor,          /* key destructor */
    NULL                        /* val destructor */
};
 /* Replication cached script dict (server.repl_scriptcache_dict).
 * Keys are sds SHA1 strings, while values are not used at all in the current
 * implementation. */
dictType replScriptCacheDictType = {
    dictSdsCaseHash,            /* hash function */
    NULL,                       /* key dup */
    NULL,                       /* val dup */
    dictSdsKeyCaseCompare,      /* key compare */
    dictSdsDestructor,          /* key destructor */
    NULL                        /* val destructor */
};
 int dictSdsKeyCompare(void *privdata, const void *key1,
        const void *key2)
{
    int l1,l2;
    DICT_NOTUSED(privdata);
     l1 = sdslen((sds)key1);
    l2 = sdslen((sds)key2);
    if (l1 != l2) return 0;
    return memcmp(key1, key2, l1) == 0;
}

总结

本篇文章就到这里了,希望能够给你带来帮助,也希望您能够多多关注脚本之家的更多内容! 

您可能感兴趣的文章:
阅读全文