聚會(huì)

C語(yǔ)言春節(jié)回家過(guò)年，遇到了不少小伙伴：Java , Python, JavaScript，Ruby......

大家在大城市發(fā)展得都不錯(cuò)，回到老家，聚到一起吃飯， 談天說(shuō)地，都是喜氣洋洋。

尤其是Python和JavaScript，更是成了明星，一個(gè)吹噓說(shuō)自己是人工智能的必備，另外一個(gè)炫耀說(shuō)自己是世界上最流行的語(yǔ)言，不信有某某語(yǔ)言流行度排行榜為證， 還有GitHub上的眾多項(xiàng)目云云。

老練的Java則是一直拿TIOBE排行榜說(shuō)事兒：“我已經(jīng)連續(xù)10多年排行第一了，高處不勝寒啊!”

提到TIOBE，Python更是得意：“我今年還被選為T(mén)IOBE的年度編程語(yǔ)言呢!”

雖然常年排名TIOBE第二，C語(yǔ)言有點(diǎn)黯然神傷，人類(lèi)用自己寫(xiě)的程序可真不少，可都是處于底層，在系統(tǒng)級(jí)編程，什么操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫(kù)，編譯器...... 與應(yīng)用層比起來(lái)，沒(méi)那么光鮮亮麗。

現(xiàn)在很多人培訓(xùn)了Python, Java 就說(shuō)自己會(huì)編程了， 不懂指針，不懂內(nèi)存，不懂底層的基本原理， 那能算會(huì)編程嗎?

C語(yǔ)言開(kāi)始憤憤不平，悶頭吃菜，似乎要把這股郁悶之氣發(fā)泄到美味佳肴上去。

觥籌交錯(cuò)之間，Java 摟住C的肩膀，親切地說(shuō)：“兄弟，你有對(duì)象了嗎?”

這下可捅了馬蜂窩，大家的眼光齊刷刷地聚集到C語(yǔ)言的身上。

C嚅囁了半天：“沒(méi)...... 沒(méi)有。”

“哈哈哈...... 我們都有對(duì)象，你這么大了還沒(méi)對(duì)象?!” Python笑道。

“是啊，一個(gè)沒(méi)有對(duì)象的編程語(yǔ)言還有什么前途?”JavaScript補(bǔ)刀，他原來(lái)沒(méi)有class的概念，是通過(guò)“原型”實(shí)現(xiàn)的OOP，最近幾年才在語(yǔ)法層面引入class關(guān)鍵字。

“我雖然沒(méi)有對(duì)象，但是有指針啊，功能非常強(qiáng)大。”

“指針?你說(shuō)的是那容易出錯(cuò)的指針嗎? 現(xiàn)在有誰(shuí)用指針啊?” JavaScript說(shuō)道。

“不會(huì)用指針，就不是真正的程序員!” C語(yǔ)言漲紅了臉。

餐桌的氣氛變得有些尷尬，捅了簍子的Java招呼著說(shuō)：“來(lái)來(lái)來(lái)，繼續(xù)喝酒。”

好不容易熬到聚餐結(jié)束，C語(yǔ)言回到了自己的家，家里冷冷清清，自己的“親爹”丹尼斯·里奇(Dennis Ritchie)，有史以來(lái)最偉大的程序員之一， 已經(jīng)于2011年10月不幸去世。

桌子上擺著的一本《C程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言》，那是丹尼斯·里奇唯一的遺著， 拿起這本書(shū)，C不由悲從心來(lái)。

 

串門(mén)

C語(yǔ)言突然想起來(lái)對(duì)門(mén)的 Ken Thompson，那是Dennis Ritchie的“好基友”，他們倆一起創(chuàng)造了偉大的Unix操作系統(tǒng)，獲得了計(jì)算機(jī)界的最高獎(jiǎng)：圖靈獎(jiǎng)。

要不問(wèn)問(wèn)Ken? 為什么不讓我有對(duì)象?不讓我面向?qū)ο缶幊?

C來(lái)到Ken Thompson的門(mén)口，按了門(mén)鈴，門(mén)開(kāi)了，C語(yǔ)言一眼就看到Ken Thompson正在和Go玩得不亦樂(lè)乎，心中更是凄苦，Go才是人家的親兒子，我算老幾， 轉(zhuǎn)身便要離去。

Ken 卻從后面叫住了他：“小C啊，快進(jìn)來(lái)，和你的兄弟Go玩一會(huì)兒。”

看到C滿(mǎn)臉沮喪，Ken也大為吃驚：“大過(guò)年的，怎么回事?”

C不滿(mǎn)地說(shuō)：“當(dāng)年你們?yōu)槭裁床蛔屛矣袑?duì)象?”

“對(duì)象，什么對(duì)象? 奧，你是說(shuō)面向?qū)ο缶幊贪?其實(shí)吧你親爹把你設(shè)計(jì)出來(lái)，主要是做系統(tǒng)級(jí)編程的，要的是貼近硬件，要的是效率，要那復(fù)雜玩意兒干啥?中看不中用，再說(shuō)了，你和Go一樣，不是有struct嗎? ” Ken 轉(zhuǎn)向Go，擠了擠眼睛。

“是啊是啊，struct很好用的!” Go馬上附和。

“但是struct也實(shí)現(xiàn)不了OOP啊， Python,JavaScript他們都嘲笑我! ”

“那你說(shuō)說(shuō)，什么是OOP?”Ken問(wèn)道。

“嗯，就是封裝、繼承、多態(tài)吧? ” C回答到。

“好，我來(lái)給你掰扯掰扯，用C語(yǔ)言怎么實(shí)現(xiàn)封裝、繼承還有多態(tài)!”

封裝

Ken Thompson 真不愧是老司機(jī)，唰唰唰迅速就寫(xiě)成了一段代碼。

他說(shuō)道：“我們先來(lái)說(shuō)說(shuō)封裝，這封裝就是把信息給隱藏起來(lái)，你先看看這段代碼。”

shape.h

 

shape.c

 

main.c

 

這里定義了一個(gè)叫做Shape的結(jié)構(gòu)體，外界只能通過(guò)相關(guān)的函數(shù)來(lái)對(duì)這個(gè)Shape進(jìn)行操作，例如創(chuàng)建(Shape_create)， 移動(dòng)(Shape_move), 還有獲取位置(Shape_getX)等，不能直接訪問(wèn)Shape的內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

雖然這里沒(méi)有class這樣的關(guān)鍵字，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和相關(guān)操作是分開(kāi)寫(xiě)的，看起來(lái)不太完美， 但確實(shí)是實(shí)現(xiàn)了封裝。

 

C 看到Ken Thompson居然把那個(gè)指針的名稱(chēng)叫做self, 和Python的相同，不由得笑了起來(lái)：“我明白了，那繼承該怎么做呢?”

繼承

Ken Thompson不吭聲，繼續(xù)寫(xiě)代碼。

大牛的風(fēng)格看來(lái)都是類(lèi)似的： 別瞎BB，給我上代碼。

 

這次定義了一個(gè)矩形(Rectangle)的結(jié)構(gòu)體，其中嵌套了Shape，難道這就實(shí)現(xiàn)了繼承? C有點(diǎn)疑惑。

Go小子在旁邊叫了起來(lái)：“我明白了，在內(nèi)存中，他們是這樣的。”

 

通過(guò)這種組合的方式，也算是實(shí)現(xiàn)了繼承吧。

 

多態(tài)

這么輕松就實(shí)現(xiàn)了封裝和繼承，C語(yǔ)言感到很興奮， 但是多態(tài)怎么實(shí)現(xiàn)呢?

這時(shí)候又傳來(lái)了門(mén)鈴聲，Linus大神拎著一瓶酒進(jìn)來(lái)，要找C小伙兒喝酒，看到這桌子上的代碼，立刻就明白了怎么回事。

他說(shuō)道：“別整那么多花里胡哨的東西，還多態(tài)，不就是函數(shù)指針嘛! 我給你舉個(gè)例子。”

 

“這個(gè)結(jié)構(gòu)體包含了兩個(gè)函數(shù)指針，一個(gè)用來(lái)計(jì)算圖形的面積，另外一個(gè)把這個(gè)圖形畫(huà)出來(lái)。我們把這個(gè)結(jié)構(gòu)體叫做虛函數(shù)表。”

“這有什么用啊?”

“在你的Shape中，添加一個(gè)指向該函數(shù)表的指針就行了。” Linus回答。

 

C和Go都是一臉茫然。

“蠢材， 你們想想啊，當(dāng)你創(chuàng)建一個(gè)子類(lèi)對(duì)象的時(shí)候，比如Rectangle， 把那個(gè)虛函數(shù)指針vptr指向另外一組函數(shù)，會(huì)怎么樣?”

兩人還是不懂，Linus只好繼續(xù)畫(huà)圖：

 

現(xiàn)在C有點(diǎn)明白了， 無(wú)論是Rectangle對(duì)象，還是Square對(duì)象，在調(diào)用Shape_area方法的時(shí)候， 都需要通過(guò)vptr這個(gè)指針找到虛函數(shù)表中的area方法，對(duì)于Rectangle，找到的是Rectangel_area方法，對(duì)于Square，找到的是Square_area方法。

struct Rectangle *r = Rectangle_create(5,5,10,10);

Shape_area((struct Shape *) r);

“其實(shí)吧，你的兄弟C++的多態(tài)實(shí)現(xiàn)原理也是類(lèi)似的!在運(yùn)行時(shí)查找真正的函數(shù)去執(zhí)行。” Ken 總結(jié)到。

“對(duì)，這種函數(shù)指針的使用方法太常見(jiàn)了，在我的Linux操作系統(tǒng)中也會(huì)定義類(lèi)似的東西” Linus接口道，

 

“只要IO設(shè)備提供這幾個(gè)函數(shù)的實(shí)際定義，就可以將File結(jié)構(gòu)體的函數(shù)指針指向?qū)?yīng)的實(shí)現(xiàn)，那就實(shí)現(xiàn)了用同一套接口操作不同的IO設(shè)備。”

C語(yǔ)言高興起來(lái)：“哈哈，我就說(shuō)我的指針很厲害吧，這些全是通過(guò)指針來(lái)實(shí)現(xiàn)的。”

“是啊，別聽(tīng)Java, Python, JavaScript他們瞎BB，你也有對(duì)象，也能進(jìn)行面向?qū)ο蟮木幊?”

C語(yǔ)言說(shuō)道：“走，喝酒去!”

注： 本文的例子主要來(lái)源于https://www.state-machine.com/doc/AN_OOP_in_C.pdf 我做了修改。

【本文為51CTO專(zhuān)欄作者“劉欣”的原創(chuàng)稿件，轉(zhuǎn)載請(qǐng)通過(guò)作者微信公眾號(hào)coderising獲取授權(quán)】

 

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