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面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言更接近人的思維方式，而且在很大程度上降低了代碼的復(fù)雜性，同時(shí)提高了代碼的可讀性和可維護(hù)性，傳統(tǒng)的 C 代碼同樣可以設(shè)計(jì)出比較易讀，易維護(hù)，復(fù)雜度較低的優(yōu)美代碼，本文將通過(guò)一個(gè)實(shí)際的例子來(lái)說(shuō)明這一點(diǎn)。

基礎(chǔ)知識(shí)

結(jié)構(gòu)體

除了提供基本數(shù)據(jù)類型外，C 語(yǔ)言還提供給用戶自己定制數(shù)據(jù)類型的能力，那就是結(jié)構(gòu)體，在 C 語(yǔ)言中，你可以用結(jié)構(gòu)體來(lái)表示任何實(shí)體。結(jié)構(gòu)體正是面向?qū)ο笳Z(yǔ)言中的類的概念的雛形，比如：

 
 

  
  
typedef struct{ 
  
  
    float x; 
  
  
    float y; 
  
  
}Point; 
 
 

定義了一個(gè)平面坐標(biāo)系中的一個(gè)點(diǎn)，點(diǎn)中有兩個(gè)域，x 坐標(biāo)和 y 坐標(biāo)。

結(jié)構(gòu)體中的域稱為結(jié)構(gòu)體的成員。結(jié)構(gòu)體中的數(shù)據(jù)類型可以是簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)類型，也可以是其他的結(jié)構(gòu)體，甚至結(jié)構(gòu)體本身還可以嵌套，比如，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的鏈表結(jié)構(gòu)可以進(jìn)行如下定義：

 
 

  
  
typedef struct node{ 
  
  
    void *data;// 數(shù)據(jù)指針 
  
  
    int dataLength;// 數(shù)據(jù)長(zhǎng)度 
  
  
    struct node *next;// 指向下一個(gè)節(jié)點(diǎn) 
  
  
}Node; 
 
 

可以看到，結(jié)構(gòu)體 node 中的 next 指針的類型又是 node 類型。

函數(shù)指針

指針是 C 語(yǔ)言的靈魂，是 C 比其他語(yǔ)言更靈活，更強(qiáng)大的地方。所以學(xué)習(xí) C 語(yǔ)言必須很好的掌握指針。函數(shù)指針，即指向函數(shù)在內(nèi)存映射中的首地址的指針，通過(guò)函數(shù)指針，可以將函數(shù)作為參數(shù)傳遞給另一個(gè)函數(shù)，并在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候調(diào)用，從而實(shí)現(xiàn)異步通信等功能。

比如， UNIX/Linux 系統(tǒng)中的信號(hào)注冊(cè)函數(shù)，其原型如下：

 
 

  
  
void (*signal(int signo,void (*func)(int))) (int) 
 
 

使用的時(shí)候，需要自己在外部定義一個(gè)信號(hào)處理函數(shù) (signal handler), 然后使用 signal(sigNo, handler) 將處理程序注冊(cè)在進(jìn)程上，當(dāng)信號(hào)發(fā)生時(shí)，進(jìn)程就可以回調(diào)信號(hào)處理函數(shù)。

將函數(shù)指針作為結(jié)構(gòu)體的成員

正如前面提到的，結(jié)構(gòu)體的成員可以是簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，也可以是其他的結(jié)構(gòu)體，當(dāng)然，也可以是指針。當(dāng)將函數(shù)指針作為結(jié)構(gòu)體的成員，并且這些函數(shù)只用來(lái)操作本結(jié)構(gòu)體中的數(shù)據(jù)時(shí)，就可以形成一個(gè)獨(dú)立的實(shí)體，這個(gè)實(shí)體中既有數(shù)據(jù)，也有對(duì)數(shù)據(jù)的操作，這樣自然就可以引出類(class)的概念。

面向?qū)ο笳Z(yǔ)言的特性

一般而言，繼承，封裝和多態(tài)被認(rèn)為是面向?qū)ο笳Z(yǔ)言所必須支持的三種特征，也正是通過(guò)這三種特征才可以體現(xiàn)出面向?qū)ο笤谀男┓矫鎯?yōu)于面向過(guò)程。由于語(yǔ) 言開發(fā)商的宣傳或其他的各種原因，使的表面上面向?qū)ο蟮乃枷胍ㄟ^(guò)語(yǔ)言為載體而得以實(shí)現(xiàn)，然而實(shí)際上，面向?qū)ο笫且环N軟件設(shè)計(jì)思想，完全是可以與具體實(shí)現(xiàn) 無(wú)關(guān)的。

雖然如此，但是不可否認(rèn)，這些所謂的純面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言，在其代碼的可讀性以及與人的自然思維的匹配方面，比面向過(guò)程的語(yǔ)言要好的多。

語(yǔ)言層次的面向?qū)ο?/strong>

我們一般要描述一個(gè)對(duì)象，一般需要描述這個(gè)對(duì)象的一些屬性，比如盒子(box) 是一個(gè)實(shí)體，它有 6 個(gè)面，有顏色，重量，是否為空等屬性，并且可以放東西進(jìn)去，可以取東西出來(lái)。在面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言中，通常將這樣的對(duì)象抽象成一個(gè)類 (class):

 
 

  
  
class Box{ 
  
  
    clolr color; 
  
  
    int weight; 
  
  
    boolean empty; 
  
  
 
  
  
    put(something); 
  
  
    something get(); 
  
  
} 
 
 

對(duì)盒子進(jìn)行操作時(shí)，可以做一下動(dòng)作：

 
 

  
  
Box.put(cake); 
  
  
ox.get();// 取到某個(gè)東西，從盒子中。 
 
 

而面向過(guò)程的語(yǔ)言中，通常是將實(shí)體傳遞給一個(gè)貫穿全局的函數(shù)來(lái)進(jìn)行的，同樣以 Box 為例，對(duì) Box 進(jìn)行操作時(shí)，往往是這樣：

 Put(Box, cake);// 將一個(gè)蛋糕放到盒子中
Get(Box);// 從盒子中取出某個(gè)東西來(lái)

而顯然，***種代碼形式更符合常理，所以面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言大都提供這種語(yǔ)言層面的細(xì)節(jié)的支持，使得代碼的可讀性，可理解性大大增加。 C 語(yǔ)言，作為一個(gè)靈活而簡(jiǎn)單的語(yǔ)言，我們完全可以通過(guò) C 提供的簡(jiǎn)單機(jī)制，實(shí)現(xiàn)這樣的比較優(yōu)美的代碼形式。

C 語(yǔ)言的面向?qū)ο?/strong>

如前所說(shuō)，面向?qū)ο笫且环N軟件設(shè)計(jì)的思想，是語(yǔ)言無(wú)關(guān)的。在本節(jié)中，我舉一個(gè)鏈表(list)的例子來(lái)說(shuō)明如何在 C 語(yǔ)言中的設(shè)計(jì)出有面向?qū)ο箫L(fēng)格的代碼。

定義接口

接口是面向?qū)ο笳Z(yǔ)言中的一個(gè)比較重要的概念，接口只對(duì)外部承諾實(shí)現(xiàn)該接口的實(shí)體可以完成什么樣的功能，但是不暴露實(shí)現(xiàn)的方式。這樣的好處是，實(shí)現(xiàn)者可以在不接觸接口使用者的代碼的情況下，對(duì)實(shí)現(xiàn)進(jìn)行調(diào)整。

我們來(lái)看看鏈表的接口定義：

清單 1. 鏈表的接口定義

 
 

  
  
#ifndef _ILIST_H 
  
  
#define   _ILIST_H 
 
 

 
 

  
  
// 定義鏈表中的節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu) 
  
  
typedef struct node{ 
  
  
    void *data; 
  
  
    struct node *next; 
  
  
}Node;  
 
 

 
 

  
  
// 定義鏈表結(jié)構(gòu) 
  
  
 typedef struct list{  
  
  
    struct list *_this;  
  
  
    Node *head;  
  
  
    int size;  
  
  
    void (*insert)(void *node);// 函數(shù)指針 
  
  
    void (*drop)(void *node);  
  
  
    void (*clear)();  
  
  
    int (*getSize)();  
  
  
    void* (*get)(int index);  
  
  
    void (*print)();  
  
  
 }List;  
  
  
 
  
  
 void insert(void *node);  
  
  
 void drop(void *node);  
  
  
 void clear();  
  
  
 int getSize();  
  
  
 void* get(int index);  
  
  
 void print();  
  
  
 
  
  
 #endif   /* _ILIST_H */ 
 
 

IList 接口中，可以清晰的看到，對(duì)于一個(gè) list 實(shí)體 ( 也就是對(duì)象 ) 來(lái)說(shuō)，可以在其上進(jìn)行 insert, drop, clear, getSize, get(index) 以及 print 等操作。

接口的實(shí)現(xiàn)

清單 2. 構(gòu)造方法

 
 

  
  
 Node *node = NULL; 
  
  
List *list = NULL; 
  
  
 
  
  
void insert(void *node); 
  
  
void drop(void *node); 
  
  
void clear(); 
  
  
int getSize(); 
  
  
void print(); 
  
  
void* get(int index); 
  
  
 
  
  
List *ListConstruction(){ 
  
  
    list = (List*)malloc(sizeof(List)); 
  
  
    node = (Node*)malloc(sizeof(Node)); 
  
  
    list->head = node; 
  
  
    list->insert = insert;// 將 insert 函數(shù)實(shí)現(xiàn)注冊(cè)在 list 實(shí)體上 
  
  
    list->drop = drop; 
  
  
    list->clear = clear; 
  
  
    list->size = 0; 
  
  
    list->getSize = getSize; 
  
  
    list->get = get; 
  
  
    list->print = print; 
  
  
    list->_this = list;// 用 _this 指針將 list 本身保存起來(lái) 
  
  
 
  
  
    return (List*)list; 
  
  
} 
 
 

需要注意的是此處的 _this 指針，_this 指針可以保證外部對(duì) list 的操作映射到對(duì) _this 的操作上，從而使得代碼得到簡(jiǎn)化。

清單 3. 插入及刪除

 
 

  
  
// 將一個(gè) node 插入到一個(gè) list 對(duì)象上 
  
  
void insert(void *node){ 
  
  
    Node *current = (Node*)malloc(sizeof(Node)); 
  
  
 
  
  
    current->data = node; 
  
  
    current->next = list->_this->head->next; 
  
  
    list->_this->head->next = current; 
  
  
    (list->_this->size)++; 
  
  
} 
  
  
 
  
  
// 刪除一個(gè)指定的節(jié)點(diǎn) node 
  
  
void drop(void *node){ 
  
  
    Node *t = list->_this->head; 
  
  
    Node *d = NULL; 
  
  
    int i = 0; 
  
  
    for(i;i < list->_this->size;i++){ 
  
  
        d = list->_this->head->next; 
  
  
        if(d->data == ((Node*)node)->data){ 
  
  
            list->_this->head->next = d->next; 
  
  
            free(d); 
  
  
            (list->_this->size)--; 
  
  
            break; 
  
  
        }else{ 
  
  
            list->_this->head = list->_this->head->next; 
  
  
        } 
  
  
    } 
  
  
    list->_this->head = t; 
  
  
} 
 
 

其他的實(shí)現(xiàn)代碼可以參看下載部分，這里限于篇幅就不再意義列舉出來(lái)。

測(cè)試

測(cè)試代碼

好了，前面做的一切工作都是為了保證我們的暴露給使用者的 API 可以盡量的簡(jiǎn)潔，優(yōu)美，現(xiàn)在到測(cè)試的時(shí)候了：

清單 4. 測(cè)試代碼

 
 

  
  
int main(int argc, char** argv) { 
  
  
    List *list = (List*)ListConstruction();// 構(gòu)造一個(gè)新的鏈表 
  
  
 
  
  
// 插入一些值做測(cè)試 
  
  
    list->insert("Apple"); 
  
  
    list->insert("Borland"); 
  
  
    list->insert("Cisco"); 
  
  
    list->insert("Dell"); 
  
  
    list->insert("Electrolux"); 
  
  
    list->insert("FireFox"); 
  
  
    list->insert("Google"); 
  
  
 
  
  
    list->print();// 打印整個(gè)列表 
  
  
 
  
  
    printf("list size = %d\n",list->getSize()); 
  
  
 
  
  
    Node node; 
  
  
    node.data = "Electrolux"; 
  
  
    node.next = NULL;  
  
  
    list->drop(&node);// 刪除一個(gè)節(jié)點(diǎn) 
  
  
 
  
  
    node.data = "Cisco"; 
  
  
    node.next = NULL; 
  
  
    list->drop(&node);// 刪除另一個(gè)節(jié)點(diǎn) 
  
  
 
  
  
    list->print();// 再次打印 
  
  
    printf("list size = %d\n",list->getSize()); 
  
  
    list->clear();// 清空列表 
  
  
 
  
  
    return 0; 
  
  
} 
 
 

圖 1. 運(yùn)行結(jié)果

結(jié)束語(yǔ)

C 語(yǔ)言所誕生的UNIX平臺(tái)提倡這樣一種設(shè)計(jì)哲學(xué)：盡量進(jìn)行簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)，讓使用者如同搭積木一樣的 將這些簡(jiǎn)單的工具連接成強(qiáng)大的，完整的應(yīng)用。 應(yīng)該說(shuō)，C 比較好的繼承了這一點(diǎn)，C 語(yǔ)言非常簡(jiǎn)潔，非常強(qiáng)大，而由于 C 語(yǔ)言誕生的比較早，當(dāng)時(shí)的面向?qū)ο蟮乃枷脒€不成熟，所以出現(xiàn)了大量的過(guò)程式的 C 應(yīng)用，從而給人們一種 C 語(yǔ)言是面向過(guò)程的語(yǔ)言的錯(cuò)覺，其實(shí) C 只是提供了一些簡(jiǎn)單，強(qiáng)大而通用的能力，至于你想將其搭成什么樣的積木，則全靠你自己了。