1262
上一篇文章主要講述了 C 語(yǔ)言面向?qū)ο缶幊台C 封裝的簡(jiǎn)單概念和實(shí)現(xiàn)，本篇文章繼續(xù)來(lái)討論一下，如何使用 C 語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)面向?qū)ο缶幊痰牧硪粋€(gè)重要特性：繼承。
繼承就是基于一個(gè)已有的類(lèi)（一般稱(chēng)作父類(lèi)或基類(lèi)），再去重新聲明或創(chuàng)建一個(gè)新的類(lèi)，這個(gè)類(lèi)可以稱(chēng)為子類(lèi)或派生類(lèi)。
子類(lèi)或派生類(lèi)可以訪問(wèn)父類(lèi)的數(shù)據(jù)和函數(shù)，然后子類(lèi)里面又添加了自己的屬性和數(shù)據(jù)。
簡(jiǎn)單打個(gè)比喻就是，眼睛耳朵嘴巴鼻子這幾項(xiàng)都是動(dòng)物的特征，鄰居老王家的小狗旺財(cái)繼承了動(dòng)物的特征，并且還有自身的一些特征，比如：會(huì)擺動(dòng)的尾巴。也就是，旺財(cái)這個(gè)dog類(lèi)，繼承了其父類(lèi)animal類(lèi)的特征，并且還新增加了屬于自身的一些特征。
一句話高度概括什么是面向?qū)ο螅?strong>到底是旺財(cái)自己會(huì)搖尾巴，還是外部的因素驅(qū)使旺財(cái)會(huì)搖尾巴？
仔細(xì)斟酌這句話，當(dāng)把這句話理解透了，就會(huì)對(duì)“面向?qū)ο蟆钡母拍钣懈由羁痰睦斫狻?/p>
在 C 語(yǔ)言里面，可以通過(guò)結(jié)構(gòu)體嵌套的方式去實(shí)現(xiàn)類(lèi)的單繼承（暫不考慮多重繼承），但有一點(diǎn)注意事項(xiàng)，就是在結(jié)構(gòu)體嵌套時(shí)，父類(lèi)對(duì)象需要放在結(jié)構(gòu)體成員的第一個(gè)位置。
現(xiàn)在，我們基于已有的 coordinate 類(lèi)作為父類(lèi)，再重新定義一個(gè) rectangle 派生類(lèi)。
在上一篇文章代碼的基礎(chǔ)上，我們修改一下父類(lèi) coordinate，把操作函數(shù)通過(guò)函數(shù)指針的方式封裝在結(jié)構(gòu)體內(nèi)，讓對(duì)象的封裝程度進(jìn)一步提高。
修改后的父類(lèi)coordinate代碼，如下所示：
#ifndef __COORDINATE_H_
#define __COORDINATE_H_
//聲明一個(gè)位置類(lèi)，屬性為坐標(biāo)x，y，提供屬性操作函數(shù)
typedef struct coordinate {
short int x;
short int y;
void (*moveby)(struct coordinate *p_coordinate,short int dx,short int dy);
short int (*get_x)(struct coordinate *p_coordinate);
short int (*get_y)(struct coordinate *p_coordinate);
}COORDINATE_T,*P_COORDINATE_T;
extern void coordinate_init(P_COORDINATE_T p_coordinate,short int x,short int y);
extern void coordinate_uninit(P_COORDINATE_T p_coordinate);
#endif // !__COORDINATE_H_
在頭文件 coordinate.h 里，聲明一個(gè)位置類(lèi)，類(lèi)里面提供了坐標(biāo)屬性 x 和 y，還提供了屬性的操作函數(shù)指針。頭文件對(duì)外提供 coordinate_init 和 coordinate_uninit 兩個(gè)函數(shù)，用來(lái)初始化對(duì)象和解除初始化。
源文件 coordinate.c
#include "stdio.h"
#include "stdlib.h"
#include "string.h"
#include "inc/coordinate.h"
//修改coordinate的屬性值
static void coordinate_moveby(struct coordinate *p_coordiante,short int dx,short int dy)
{
if(NULL != p_coordiante){
p_coordiante->x += dx;
p_coordiante->y += dy;
}
}
//獲取coordinate的屬性值x
static short int coordinate_get_x(struct coordinate *p_coordiante)
{
return (NULL != p_coordiante) ? p_coordiante->x : -1;
}
//獲取coordinate的屬性值y
static short int coordinate_get_y(struct coordinate *p_coordiante)
{
return (NULL != p_coordiante) ? p_coordiante->y : -1;
}
//創(chuàng)建一個(gè)coordinate對(duì)象
void coordinate_init(P_COORDINATE_T p_coordinate,short int x,short int y)
{
if((x < 0) || (y < 0) || (NULL == p_coordinate)){
printf("coordinate create error! x or y can not be less than zero n");
return;
}
p_coordinate->x = x;
p_coordinate->y = y;
p_coordinate->moveby = coordinate_moveby;
p_coordinate->get_x = coordinate_get_x;
p_coordinate->get_y = coordinate_get_y;
}
//銷(xiāo)毀一個(gè)coordinate對(duì)象
void coordinate_uninit(P_COORDINATE_T p_coordinate)
{
if(NULL != p_coordinate){
p_coordinate->x = -1;
p_coordinate->y = -1;
p_coordinate->moveby = NULL;
p_coordinate->get_x = NULL;
p_coordinate->get_y = NULL;
}
}
在源文件 coordinate.c 里，屬性的操作函數(shù)都使用 static 進(jìn)行聲明，只能在該源文件調(diào)用函數(shù)，不允許外部調(diào)用。在函數(shù) coordinate_init 中，主要進(jìn)行了屬性賦值，并注冊(cè)操作函數(shù)指針，后面可以直接通過(guò)函數(shù)指針對(duì)操作函數(shù)進(jìn)行調(diào)用。在函數(shù) coordinate_uninit 中，主要是清除各個(gè)屬性的賦值。
至此，整個(gè)父類(lèi) coordinate 修改完成，父類(lèi)把屬性和屬性的操作函數(shù)都封裝在結(jié)構(gòu)體內(nèi)，其封裝程度已經(jīng)比較高，外部不能直接調(diào)用父類(lèi)的屬性操作函數(shù)，必須通過(guò)函數(shù)指針的方式進(jìn)行調(diào)用。
接下來(lái)，我們基于父類(lèi) coordinate ，重新聲明一個(gè)子類(lèi) rectangle ，子類(lèi)在頭文件中的聲明，如下所示：
頭文件 rectangle.h
#ifndef __RECTANGLE_H_
#define __RECTANGLE_H_
#include "coordinate.h" //包含基類(lèi)的接口
//聲明一個(gè)rectangle類(lèi)，繼承coordinate類(lèi)
typedef struct rectangle {
COORDINATE_T coordinate; //父類(lèi)，必須放在首位
unsigned short width;
unsigned short height;
}RECTANGLE_T,*P_RECTANGLE_T;
extern P_RECTANGLE_T rectangle_create(short int x,short int y,unsigned short width,unsigned short height);
extern void rectangle_destroy(P_RECTANGLE_T p_rectangle);
extern void rectangle_test_function(void);
#endif // !__RECTANGLE_H_源文件 rectangle.c
#include "stdio.h"
#include "stdlib.h"
#include "string.h"
#include "inc/rectangle.h"
//創(chuàng)建一個(gè)rectangle類(lèi)對(duì)象
P_RECTANGLE_T rectangle_create(short int x,short int y,unsigned short width,unsigned short height)
{
P_RECTANGLE_T p_rectangle = NULL;
p_rectangle = (P_RECTANGLE_T)malloc(sizeof(RECTANGLE_T));
if(NULL != p_rectangle){
p_rectangle->width = width;
p_rectangle->height = height;
coordinate_init(&(p_rectangle->coordinate),x,y);
}
else printf("rectangle create error! n");
return p_rectangle;
}
//銷(xiāo)毀一個(gè)rectangle類(lèi)對(duì)象
void rectangle_destroy(P_RECTANGLE_T p_rectangle)
{
coordinate_uninit(&(p_rectangle->coordinate));
if(NULL != p_rectangle){
free(p_rectangle);
p_rectangle = NULL;
}
}
在頭文件 rectangle.h 里面，通過(guò)include包含了父類(lèi)coordinate的接口，并創(chuàng)建了一個(gè)新的結(jié)構(gòu)體，用于聲明一個(gè) rectangle 類(lèi)，這個(gè)結(jié)構(gòu)體把父類(lèi) coordinate 放在了第一個(gè)成員的位置，同時(shí)新增了自己的兩個(gè)屬性，寬度width和高度height。
rectangle_create 函數(shù)用于創(chuàng)建一個(gè) P_RECTANGLE_T 類(lèi)型的對(duì)象，并為其分配內(nèi)存空間。分配成功后，對(duì)調(diào)用父類(lèi) coordinate_init函數(shù)，對(duì)父類(lèi)的各種屬性進(jìn)行初始化，并同時(shí)對(duì)自身的屬性 width 和 height 進(jìn)行初始化，最后返回創(chuàng)建成功后的對(duì)象指針。
rectangle_destroy 用于父類(lèi)對(duì)象屬性的解除初始化，并為對(duì)象屬性重新分配默認(rèn)值，釋放之前申請(qǐng)的內(nèi)存空間，銷(xiāo)毀 rectangle 對(duì)象。
從頭文件 rectangle.h 和源文件 rectangle.c 可以看出，子類(lèi) rectangle 是基于其父類(lèi) coordinate 進(jìn)行聲明和構(gòu)建的，因?yàn)榫匦蝦ectangle除了 width 和 height 屬性外，還包含了坐標(biāo) x 和 y 屬性。
把父類(lèi)放在結(jié)構(gòu)體成員的第一個(gè)位置，是由于結(jié)構(gòu)體內(nèi)存的連續(xù)性，可以很安全地進(jìn)行強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)換。舉個(gè)例子：假如一個(gè)函數(shù)要求傳入的參數(shù)是 COORDINATE_T 類(lèi)型，但可以通過(guò)強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)換，傳入 RECTANGLE_T 類(lèi)型的參數(shù)，具體的使用方法，可以查看以下測(cè)試函數(shù)。
void rectangle_test_function(void)
{
P_RECTANGLE_T p_rectangle_1 = NULL;
P_RECTANGLE_T p_rectangle_2 = NULL;
//創(chuàng)建兩個(gè) P_RECTANGLE_T 類(lèi)型的類(lèi)對(duì)象
p_rectangle_1 = (P_RECTANGLE_T)rectangle_create(0,0,150,150);
p_rectangle_2 = (P_RECTANGLE_T)rectangle_create(200,200,500,500);
if((NULL != p_rectangle_1) && (NULL != p_rectangle_2)){
//打印出類(lèi)對(duì)象的初始化屬性，通過(guò)函數(shù)指針的方式來(lái)調(diào)用屬性操作函數(shù)
printf("p_rectangle_1,x = %d,y = %d,width = %d,height = %d n",
p_rectangle_1->coordinate.get_x(&(p_rectangle_1->coordinate)),
p_rectangle_1->coordinate.get_y(&(p_rectangle_1->coordinate)),
p_rectangle_1->width,p_rectangle_1->height);
printf("p_rectangle_2,x = %d,y = %d,width = %d,height = %d n",
p_rectangle_2->coordinate.get_x(&(p_rectangle_2->coordinate)),
p_rectangle_2->coordinate.get_y(&(p_rectangle_2->coordinate)),
p_rectangle_2->width,p_rectangle_2->height);
//修改類(lèi)對(duì)象的屬性，注意這里有兩種方式，1、通過(guò)強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)換修改。2、通過(guò)正常方式修改
p_rectangle_1->coordinate.moveby((P_COORDINATE_T)p_rectangle_1, 50, 50);
p_rectangle_2->coordinate.moveby(&(p_rectangle_2->coordinate), 50, 50);
//再次打印出類(lèi)對(duì)象的修改后的屬性
printf("after moveby, p_rectangle_1,x = %d,y = %d,width = %d,height = %d n",
p_rectangle_1->coordinate.get_x(&(p_rectangle_1->coordinate)),
p_rectangle_1->coordinate.get_y(&(p_rectangle_1->coordinate)),
p_rectangle_1->width,p_rectangle_1->height);
printf("after moveby, p_rectangle_2,x = %d,y = %d,width = %d,height = %d n",
p_rectangle_2->coordinate.get_x(&(p_rectangle_2->coordinate)),
p_rectangle_2->coordinate.get_y(&(p_rectangle_2->coordinate)),
p_rectangle_2->width,p_rectangle_2->height);
}
//銷(xiāo)毀類(lèi)對(duì)象
rectangle_destroy(p_rectangle_1);
rectangle_destroy(p_rectangle_2);
}測(cè)試函數(shù)的運(yùn)行效果，如下圖所示：
p_rectangle_1,x = 0,y = 0,width = 150,height = 150
p_rectangle_2,x = 200,y = 200,width = 500,height = 500
after moveby, p_rectangle_1,x = 50,y = 50,width = 150,height = 150
after moveby, p_rectangle_2,x = 250,y = 250,width = 500,height = 500通過(guò)上述代碼的測(cè)試，可以總結(jié)出以下幾點(diǎn)內(nèi)容：
1、外部函數(shù)可以通過(guò)子類(lèi)直接使用父類(lèi)的各個(gè)成員，但只能通過(guò)子類(lèi)結(jié)構(gòu)體的第一個(gè)成員來(lái)訪問(wèn)。
2、父類(lèi)放在子類(lèi)結(jié)構(gòu)體的第一個(gè)位置，由于結(jié)構(gòu)體內(nèi)存的連續(xù)性，因此可以通過(guò)強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)換來(lái)直接訪問(wèn)。
3、由于C語(yǔ)言結(jié)構(gòu)體的特性，即使子類(lèi)存在與父類(lèi)同名的函數(shù)，父類(lèi)的函數(shù)不會(huì)被子類(lèi)的函數(shù)覆蓋和重寫(xiě)，因此，子類(lèi)與父類(lèi)之間不存在函數(shù)重載。
源碼下載地址：https://github.com/embediot/my_program_test
感謝閱讀！
下載ECAD模型
