C语言也有封装,继承和多态你知道吗
作者：半夏(•̤̀ᵕ•̤́๑)ᵒᵏᵎᵎᵎᵎ
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：
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sds、redisObject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!