C语言能否通过结构体实现面向对象编程？

在做一个Go语言的小程序的时候偶然想到的问题，因为Go中不存在类的概念，但是其结构体可以满足类的封装、继承、多态三大特性并借以实现面向对象编程。忽然就想到了C语言中的结构体能否同样实现面向对象？对C不甚熟悉，仅编程入门的时候接触过，求大神赐教

ID：技术让梦想更伟大

作者:李肖遥

公众号链接：真的可以，用C语言实现面向对象编程OOP

解释区分一下C语言和OOP

我们经常说C语言是面向过程的，而C＋＋是面向对象的，然而何为面向对象，什么又是面向过程呢？不管怎么样，我们最原始的目标只有一个就是实现我们所需要的功能，从这一点说它们是殊途同归的。过程与对象只是侧重点不同而已。

举个例子吧，我现在有个计划，要去北京，OOP语言是直接给你一个车，然后你自己设定路线去北京就好，而C语言是需要你自己制造零件，自己组装好车，然后再自己设定路线，最后到达北京。C语言比较费劲，但是程序的效率很高。

过程对象？

一个对象就是由或多或少的针对这个对象的过程构成的，当然其中是少不了必要的属性。

一个过程是针对一个或者是多个对象所进行的操作。两者是可以互相转换的，关键是哪一种方式更能适合你现在的需求，更能让你的软体开发锦上添花。

我个人认为一般情况下，一个更容易扩展、维护的软体通常采用的是OOP的思想，添加一个原本不存在的相对无关单独的个体，总比在一个已经存在的过程内硬塞进去一个对象要简单；而且面向过程更容易导致混乱的维护。

举个例子，同样是一条河与一个湖泊，哪一个更容管理维护呢？我想答案是显而易见的。当然不管怎么样，软体本身设计架构的好坏也是非常重要的。

C语言的特性，实现OOP

C是一门面向过程的语言，但它依旧可以实现大多数面向对象所能完成的工作。比如面向对象的三大特性：封装、继承、多态。我们以下图来写代码举例子。

封装

由于面象向对象是将数据与方法封装到一个类里。使用者无需关心类是怎么实现的。在 C_OOP 中贯彻了这一思想，C中有一种复杂的数据结构叫做struct。struct是C里面的结构体。

如上图假如我们要对鸟bird进行封装，bird可能包括姓名、颜色、栖息地、重量、属性等信息。我们就可以对它封装如下：

struct Bird{ char name[20];//姓名 char color; //颜色 char addr[30]; //栖息地 int weight; //体重 int other; //属性 };

当我们要像OOP那样新建一个对象时，我们就可以：

struct Bird p;

我们就可以直接对p进行赋值：

p.name = "bird"; p.color = b; //b = black; g = green p.addr = w; p.weight = 175; p.other = 1;

继承

在常见用C语言实现继承的机制中，多半是用结构体组合实现的，同样利用struct，我们来创建一个Bird结构，同时继承结构体Bird，如下：

struct fBird{ struct Bird p; char fly[20]; //飞翔 int scream; //鸣叫 };

对Bird进行创建对象，并赋值：

struct fBird s; s.p.name = "bird"; s.p.color = b; s.p.other = 25; s.p.weight = 65; s.fly = "0618"; s.scream = 90;

多态

C_OOP中的一个核心就是多态，C中对于多态的实现可以借助函数指针来实现。为了简单起见，我们假设Bird这个结构体中，只有一个函数指针。

struct Bird{ void (*print)(void *p); };

struct fBird{
struct Bird p;
};

而Bird和fBird这两个结构体的print函数实现如下：

void printBird(void *Bird){ if(NULL == Bird) return ; struct Bird *p = (struct Bird *)Bird; printf("run in the Bird!! "); } void printfBird(void *Bird){ if(NULL == Bird) return ; struct Bird *p = (struct Bird *)Bird; printf("run in the fBird!! "); }

我们写一个函数来调用他们：

void print(void *Bird){ if(NULL == Bird) return ; struct Bird *p = (struct Bird *)Bird; p-&>print(Bird); } int main(){ struct Bird bird; struct fBird fbird; Bird.print = printBird; fBird.p.print = printfBird;

print(bird); //实参为Bird的对象
print(fbird); //实参为fBird的对象

return 0;
}

他们的输出为：

run in the Bird!! run in the fBird!!

其实这个也不难理解，无论是fBird还是Bird，他们在内存中只有一个变数，就是那个函数指针，而void表示任何类型的指针，当我们将它强制转换成struct Bird类型时，p-&>print指向的自然就是传入实参的print地址。

OOP真的那么重要？

从大学到工作至今，在嵌入式领域中一直是使用C语言，而我在学习C＋＋的过程中，看的代码越多，代码量越大，越来越觉得C＋＋对于大型软体架构的良好可控性，和对以后程序员维护代码时良好的可读性；

个人认为：C语言中最大的成功在于它的指针，但是也是最容易出错的，想要理解C，必须要掌握指针。虽然说，语言只是一门工具，但是这是基础.

或者你可以说C太底层，现在都是OOP的时代了，谁还会用面向过程的,你们不要忘了操作系统是用什么写的？是C；C实现的nginx的并发量是C++实现的apache的几十倍,关键是要理解语言背后的思想。

当然这不是为了OOP而OOP，实在是OOP的一些特征，例如封装，多态其实是软体工程思想，这些思想不分语言，遵循了这些思想可以使得程序更有弹性，更易修改和维护，避免僵化，脆弱的性质。

嵌入式C语言使用OOP的一些思考

然而就目前来说，在嵌入式领域广泛的使用C＋＋显然是不现实的事情。在一个到处是OOP的年代，为何面向过程的C语言依然可以如此活跃？

我们可以用它来开发一系列的小工具，Unix/Linux就是由这些小工具组成的操作系统；同时用C语言可以开发高性能的应用程序。

C语言良好的可移植性，小巧灵活，而且还有一个直接与硬体打交道的指针的存在，对内存等良好的操作性以及执行之速度快，是嵌入式开发唯有的高级语言，均是一般嵌入式产品的不二首选。

LW_OOPC-&>C语言的面对对象

LW_OOPC是台湾的MISOO团队根据多年研发经验，总结出来的一种轻便的面向对象的C语言。虽然不足以提供足够的能力使我们实现面向对象所有的概念，但是我们依然可以应用它们完成我们简单的面向对象思想的构建。

lw_oopc仅用了2个文件，.h及.c文件就实现了面向对象的三大因素，实现过程极为简洁又富含技巧。lw_oopc说白了，就是定义了一堆宏，使用起来也就是调用这些宏。

下面是对LW_OOPC的简单的分析。

LW_OOPC概述

简单来说它主要是一个头文件，我们通过对这个头文件的使用来实现面向对象。

//lw_oopc.h : MISOO团队设计的C宏 #include

#ifndef LW_OOPC
#define LW_OOPC

#define CLASS(type) /
typedef struct type type; /
struct type

#define CTOR(type) /
void* type##New() /
{ /
struct type *t; /
t = (struct type*)malloc(sizeof(struct type));

#define CTOR2(type, type2) /
void* type2##New() /
{ /
struct type *t; /
t = (struct type*)malloc(sizeof(struct type));

#define END_CTOR return (void*)t; }
#define FUNCTION_SETTING(f1, f2) t-&>f1 = f2;
#define IMPLEMENTS(type) struct type type
#define INTERFACE(type) struct type

#endif
/* lw_oopc.h */

下面一段代码是简单的OOPC的应用:

// Circle.c #include #include "lw_oop.h"

#define PI 3.1415926

CLASS(Circle)
{
double (*cal_area)(double);
}

double circle_cal_area(double radius)
{
return PI*r*r;
}

CTOR(Circle)
FUNCTION_SETTING(cal_area, circle_cal_area)
END_CTOR

int main()
{
double area = 0.0;
Circle *pc;

pc = (Circle*)CircleNew();
area = pc-&>cal_area(10);

printf("area = %f/n", area);

return 0;
}

介面的实现

在OOP程序中，通常是通过类定义和介面定义来实现的。

//IA.h #include "lw_oopc.h"

INTERFACE(IA)
{
void (*init)(void*, double);
double (*cal_area)(void*);
double (*cal_permimeter)(void*);
}

//circle.c
#include "IA.h"

#define PI 3.1415926

CLASS(Circle)
{
IMPLEMENTS(IA);
double radius;
}

static void circle_init(void* circle, double radius)
{
Circle *_this = (Circle*)circle;

_this-&>radius = radius;
}

static double circle_cal_area(void* circle)
{
Circle *_this = (Circle*)circle;

return PI*_this-&>radius*_this-&>radius;
}

static double circle_cal_permimeter(void* circle)
{
Circle *_this = (Circle*)circle;

return 2*PI*_this-&>radius;
}

CTOR(Circle)
FUNCTION_SETTING(IA.init, circle_init)
FUNCTION_SETTING(IA.cal_area, circle_cal_area)
FUNCTION_SETTING(IA.cal_permimeter, circle_cal_permimeter)
END_CTOR

//main.c
#include
#include 「IA.h」

void print_area(IA* pi)
{
printf("area = %f/n", pi-&>cal_area(pi));
}

int main()
{
IA *pc = NULL;

pc = (IA*)CircleNew();
pc-&>init(pc, 10.0);

print_area();
return 0;
}

总结

语言只是一种工具，任何语言之间都是相通的，一通则百通，关键是要理解语言背后的思想，理解其思想，任何语言，拿来用就行了。语言没有好坏之分，任何语言既然存在自然有它存在的价值。

熟悉 Go 的话，完全能用 Go 的一套思维写 C。虽说这样没有 Go 的类型检查能力，且不支持多态。但我们也没必要强制要求语法层级面向对象，不然，C 就不是 C 了，还不如直接用 C++/Go/Java。

有时候，我会觉得 Go 的面向对象写法就是从 C 学来的，只是在上面做了一些改进。

typedef struct { int age } Person;

void setAge(Person* p, int age) {
p-&>age = age;
}

Go 的实现

type Person struct { age int }

func (p *Person) setAge(age int) {
p.age = age
}

像不像？

基本只有类型位置不同，一个前，一个后。还有就是把 C 函数的第一个参数移到了函数开始位置。

谢邀，c如果要达到完全面向对象的封装、继承、多态是及其痛苦的，但是如果你要封装一个vtable这种是可以做到的，类似：

struct my_vtclass{ void (*func1)( struct my_vtclass *, ... ); void (*func2)( struct my_vtclass *, ... ); ... } struct my_class1{ struct my_vtclass * vtbl; ... } struct my_class2{ struct my_vtclass * vtbl; ... }

但是用起来很痛苦，之前好像有人用纯c完全封装了微软的COM对象。

另外有个家伙专门写了用ANSI-C实现oo的论文：https://www.cs.rit.edu/~ats/books/ooc.pdf

参考 GObject

能！而且在有些嵌入式系统里就是这么做的，因为性能和资源。实际上面向对象语言最终也是通过过程式语言来实现的。用C语言实现面向对象，首先要手动的构建一些基础设施，比如你要有一个基类，用宏、结构和函数指针来封装基本的面向对象功能。继承一个类要遵循你自己定义的编程规范，基本上就是继承父类的结构，增加属于自己域和方法。......很多以前编译器或者解释器替你做的事情现在需要你自己去做了。

C语言有个关键字typedef，就是用来声明新的数据类型的。。。常见的做法是给结构体定个新类型，然后用新类型定义变数。。。但是这个新类型是不能绑定函数或方法的，因此也就不能实现封装、继承或多态等特征。。。也因为这样，人们发明了C++。由于C++标准是全面兼容C语言的，因此也就必要再对C语言进行改造，搞出一个新的面向对象C了。。。不过，就算这样还是有人不满意，所以有了C#和Object-C。。。

除了封装没有语法支持只能靠口头协议以外，别的你就照表面意思实现就行了。

Go没接触过，不过按你的描述恐怕Go的结构体就是类。C的结构体本身只能放数据，其他面向对象逻辑你只能自己写。

在这里typedef和函数指针是非常重要的。

1.typedef unsigned char u8;

2.typedef strcut _cmd {

char *name;

int id；

}cmd_t;

cmd_t *pcmd; //定义结构指针变数

约定：别名:XXX_t

3.typedef void (*c_t)(void); //函数指针

c_t cb = led_init;

cb();

4.用结构体来描述事物(如命令) 命令的属性:命令名和对应的函数

typedef void (*c_t)(void);

typedef struct _cmd {

char *name;

c_t call_back; //命令对应的函数

}cmd_t;

这里仅仅只实现面向对象里面的封装。继承和多态没有实现。

如果想深入学习面向对象编程，可以看狄泰软体学院唐佐林的C++深度解析课程。里面有几课详细讲解到了用C语言实现面向对象

面向对象的c？

Redhat不是搞了一个vala么？还有gtk以及很多gnome相关的东西，就是用面向对象的方式使用c的，各种别扭。

另外Go那种方式不叫面向对象，也不支持继承。Go是基于结构体嵌入以及组合（通过介面来实现）的。Go的方式更类似与ocaml。

C语言能否通过结构体实现面向对象编程？

解释区分一下C语言和OOP

过程对象？

C语言的特性，实现OOP

封装

继承

多态

OOP真的那么重要？

嵌入式C语言使用OOP的一些思考

LW_OOPC-&>C语言的面对对象

LW_OOPC概述

介面的实现

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