计算机软考程序员：C语言的多态实现

会计考友 · 发表于 2012-8-2 08:51:15

相信很多人都看过设计模式方面的书，大家有什么体会呢？Bridge，Proxy，Factory这些设计模式都是基于抽象类的。使用抽象对象是这里的一个核心。其实我觉得框架化编程的一个核心问题是抽象，用抽象的对象构建程序的主体框架，这是面向对象编程的普遍思想。用抽象构建骨架，再加上多态就形成了一个完整的程序。由于C＋＋语言本身实现了继承和多态，使用这样的编程理念（理念啥意思？跟个风，嘿嘿）在C＋＋中是十分普遍的现象，可以说Virtual（多态）是VC的灵魂。
但是，使用C语言的我们都快把这个多态忘光光了。我常听见前辈说，类？多态？我们用的是C，把这些忘了吧。很不幸的是，我是一个固执的人。这么好的东西，为啥不用呢。很高兴的，在最近的一些纯C代码中，我看见了C中的多态！下面且听我慢慢道来。
1. VC中的Interface是什么
Interface：中文解释是接口，其实它表示的是一个纯虚类。不过我所要说的是，在VC中的Interface其实就是struct，查找Interface的定义，你可以发现有这样的宏定义：
#Ifndef Interface
#define Interface struct
#endif
而且，实际上在VC中，如果一个类有Virtual的函数，则类里面会有vtable，它实际上是一个虚函数列表。实际上C＋＋是从C发展而来的，它不过是在语言级别上支持了很多新功能，在C语言中，我们也可以使用这样的功能，前提是我们不得不自己实现。

会计考友 · 发表于 2012-8-2 08:51:16

2．C中如何实现纯虚类（我称它为纯虚结构）比较前面，相信大家已经豁然开朗了。使用struct组合函数指针就可以实现纯虚类。
例子：
typedef struct {
   void (*Foo1)();
   char (*Foo2)();
   char* (*Foo3)(char* st);
}MyVirtualInterface;
这样假设我们在主体框架中要使用桥模式。（我们的主类是DoMyAct，接口具体实现类是Act1，Act2）下面我将依次介绍这些“类”。（C中的“类”在前面有说明，这里换了一个，是使用早期的数组的办法）
主类DoMyAct：主类中含有MyVirtualInterface* m_pInterface; 主类有下函数：
DoMyAct_SetInterface(MyVirtualInterface* pInterface)
{
   m_pInterface= pInterface;
}
   DoMyAct_Do()
{
   if(m_pInterface==NULL) return;
      m_pInterface->Foo1();
      c=m_pInterface->Foo2();
}

会计考友 · 发表于 2012-8-2 08:51:17

子类Act1：实现虚结构，含有MyVirtualInterface st[MAX]; 有以下函数： MyVirtualInterface* Act1_CreatInterface()
{
   index=FindValid()
   //对象池或者使用Malloc ！应该留在外面申请，实例化
   if(index==-1) return NULL;
   St[index].Foo1=Act1_Foo1;
   // Act1_Foo1要在下面具体实现
   St[index].Foo2=Act1_Foo2;
   St[index].Foo3=Act1_Foo3;
   Return &st [index];
}
子类Act2同上。
在main中，假设有一个对象List。List中存贮的是MyVirtualInterface指针，则有：
if((p= Act1_CreatInterface()) != NULL)
   List_AddObject(&List, p); //Add All
While(p=List_GetObject()){
   DoMyAct_SetInterface(p);//使用Interface代替了原来大篇幅的Switch Case
   DoMyAct_Do();//不要理会具体的什么样的动作，just do it
}
FREE ALL。

会计考友 · 发表于 2012-8-2 08:51:18

在微系统里面，比如嵌入式，通常使用对象池的技术，这个时候可以不用考虑释放的问题（对象池预先没有空间，使用Attach，在某个函数中申请一个数组并临时为对象池分配空间，这样函数结束，对象池就释放了）但是在Pc环境下，由于程序规模比较大，更重要的是一些特殊的要求，使得对象的生命周期必须延续到申请的那个函数体以外，就不得不使用malloc，实际上即使在C＋＋中，new对象的自动释放始终是一个令人头疼的问题，新的标准引入了智能指针。但是就我个人而言，我觉得将内存释放的问题完全的交给机器是不可信任的，它只能达到准最佳。
你知道设计Java的垃圾回收算法有多困难吗？现实世界是错综复杂的，在没有先验条件下，要想得到精确的结果及其困难。所以我说程序员要时刻将free记在心上，有关程序的健壮性和自我防御将在另外一篇文章中讲述。
3．纯虚结构的退化
下面我们来看看如果struct里面仅仅有一个函数是什么？这个时候如果我们不使用struct，仅仅使用函数指针又是什么？我们发现，这样就退化为普通的函数指针的使用了。
所以说，有的时候我觉得面向对象仅仅是一种形式，而不是一种技术。是一种观点，而不是一种算法。但是，正如炭，石墨和钻石的关系一样，虽然分子式都是C，但是组成方法不一样，表现就完全不一样了！
有的时候，我们经常被编程中琐碎的事情所烦恼，而偏离了重心，其实程序可进化的特性是很重要的。有可能，第一次是不成功的，但是只要可进化，就可以发展。

会计考友 · 发表于 2012-8-2 08:51:19

4．进阶――类结构树，父类不是纯虚类的类前面仅仅讲的是父类是纯虚结构的情况 (面向对象建议的是所有类的基类都是从纯虚类开始的), 那么当类层次比较多的情况下，出现父类不是纯虚结构怎么办呢。嘿嘿，其实在C中的实现比C＋＋要简单多了。因为C中各个函数是分散的。
在这里使用宏定义是一个很好的办法：比如两个类Act1，ActByOther1“继承”Act1：
MyVirtualInterface* ActByOther1_CreatInterface()
{
   index=FindValid()
   //对象池或者使用Malloc
   if(index==-1) return NULL;
   St[index].Foo1= ActByOther1_Foo1;
   // Act1_Foo1要在下面具体实现
   St[index].Foo2= ActByOther1_Foo2;
   St[index].Foo3= ActByOther1_Foo3;
   Return &st [index];
}
＃define ActByOther1_Foo1 Act1_Foo1 //这就是继承嘿嘿
   ActByOther1_Foo2(){} // 可以修改其实现
   ActByOther1_DoByOther() {} //当然就可以添加新的实现咯

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