C语言实现面向对象设计

面向对象设计有诸多优势&＃xff1a;可读性强&＃xff0c;扩展性强&＃xff0c;复用性强。

面向对象语言有3大核心技术&＃xff1a;

1、封装性
2、继承性
3、多态性

主流面向对象编程语言有&＃xff1a;java ,c&＃43;&＃43; , python。很遗憾C语言并不是一个面向对象的语言&＃xff0c;但是这并不影响C语言的强大&＃xff0c;介绍两个C语言的强大的应用场景&＃xff1a;操作系统内核设计&＃xff0c;编译器设计。虽然C语言不是面向对象编程语言&＃xff0c;但是通过一些设计技巧可以实现面向对象设计。接下来我们研究一下如何用C语言实现面向对象设计&＃xff0c;本文将用JAVA语言和C语言进行讲解。

封装性

封装是面向对象编程的核心思想。方法和数据通过封装组成一个整体&＃xff0c;封装实现了信息的隐藏&＃xff08;隐藏了数据和功能的实现细节&＃xff09;&＃xff0c;对象只能通过定义的方法与外界进行信息交流。

JAVA语言和C语言是如何定义一个类&＃xff0c;如何封装数据和方法。

JAVA语言中通过类将数据和方法封装起来。接下来声明一个名为鸡的类&＃xff0c;鸡类中内部包含两个变量&＃xff1a;编号和重量&＃xff0c;鸡类中实现3个函数&＃xff1a;一个构造方法用于初始化鸡的编号和重量&＃xff1b;一个给鸡喂食的方法&＃xff0c;喂食后鸡的体重增加;一个查询鸡体重的方法。代码如下**&＃xff08;本文的代码具有连贯性&＃xff0c;后面会引用前面的声明&＃xff09;&＃xff1a;**

C语言如何实现数据和方法的封装呢&＃xff1f;我们可以使用结构体struct &＃xff0c;用C语言实现上述JAVA例程相同功能代码如下&＃xff1a;

上述代码定义了一个结构体&＃xff0c;结构体内部包含两个变量&＃xff1a;编号和重量&＃xff0c;同时还包含3个函数指针&＃xff1a;初始化函数指针&＃xff0c;喂食函数指针&＃xff0c;查询重量函数指针。

JAVA语言和C语言是如何实例对象和操作对象。

JAVA语言实例对象和操作对象&＃xff0c;JAVA语言中用new操作符来创建一个对象&＃xff0c;创建对象后使用“对象.成员”来调用对象数据和方法&＃xff0c;代码如下&＃xff1a;

C语言实例对象和操作对象&＃xff0c;C语言使用struct来创建一个对象&＃xff0c;创建对象后需要对函数指针进行初始化&＃xff0c;完成初始化的对象使用“对象.成员”来调用对象数据和方法&＃xff0c;代码如下&＃xff1a;

上述代码例程展示了JAVA和C如何定义一个对象&＃xff0c;将数据和方法的封装在对象内部&＃xff0c;同时也展示了实例对象和操作对象。

C语言结构体内部不能包含函数只能包含函数指针&＃xff0c;因此C语言定义的类相当于JAVA语言中的抽象类。通过封装使得对象方法的工作具体细节对外不可见&＃xff0c;外部只能通过调用对象的接口。这样就可以避免一个子系统依赖与另一个子系统。

继承性

继承是面向对象编程技术的一块基石。继承就是子类继承父类的特征和行为&＃xff0c;使得子类对象具有父类的属性和方法,此外子类可以定义自己特有的属性和方法&＃xff0c;即子类可以对父类进行扩展。继承技术使得程序架构具有一定弹性&＃xff0c;增强了程序的复用性&＃xff0c;提高了程序的扩展性。

JAVA语言和C语言是如何实现继承。

JAVA语言中通过extends实现继承&＃xff0c;假设我们现在需要定义一个母鸡的类&＃xff0c;母鸡属于鸡类&＃xff0c;所以母鸡有鸡类的所有特性&＃xff0c;除此之外母亲还有一个独有的特性&＃xff1a;能下蛋。代码如下&＃xff1a;

hen通过extends 继承了chicken的数据和方法&＃xff0c;同时hen还定义了母鸡类的独有数据和方法。母鸡类有2个独有的变量&＃xff1a;下蛋数量和饲养次数。母鸡类有2个独有的方法&＃xff1a;饲养&＃xff08;经过3次饲养后母鸡增加一个蛋&＃xff09;&＃xff0c;查询下蛋总数的方法。

C语言中如何实现继承&＃xff0c;代码如下&＃xff1a;

C语言是通过在结构体内包含另外一个结构体实现继承。子类就完全拥有了父类的数据和方法&＃xff0c;同时还能定义独有的数据和方法。

多态性

多态是同一个行为具有多个不同表现形式或形态的能力。多态就是指定义对象和方法在程序运行的不同时刻&＃xff0c;可以绑定不同的具体类和具体方法&＃xff0c;可以实现多种状态运行。多态性可以从两个方面体现&＃xff1a;方法重载&＃xff0c;类的上下转型。C语言不支持方法重载和上下转型。

抽象类和接口

JAVA中有两个重要的概念&＃xff1a;抽象类&＃xff0c;接口。

抽象类

抽象类中可以包含抽象方法&＃xff08;也可以不包含抽象方法&＃xff09;&＃xff0c;抽象类不能实例化&＃xff0c;子类继承抽象父类时需要实现抽象父类中的抽象方法。C语言中定义的类中包含的方法都是抽象方法&＃xff08;函数指针&＃xff09;&＃xff0c;函数指针可以指向任意符合要求的函数&＃xff0c;因此C语言定义的类属于抽象类&＃xff0c;使用的时候需要实现函数指针需要指向的函数。

接口

接口类中只能包含抽象方法&＃xff0c;接口可以实现多重继承。C语言中可以定义只包含抽象方法&＃xff08;函数指针)的类&＃xff0c;C语言定义的类&＃xff0c;可以实现多重继承&＃xff0c;一个子类可以继承&＃xff08;包含&＃xff09;多个父类。

C语言中使用面向对象设计十分常见&＃xff0c;经典例子就是linux中的虚拟文件系统&＃xff08;VFS&＃xff09;。

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作者&＃xff1a;李巍
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