C语言：春节回家过年，我发现只有我没有对象！

聚会

C语言春节回家过年，遇到了不少小伙伴：Java , Python, JavaScript，Ruby......

大家在大城市发展得都不错，回到老家，聚到一起吃饭， 谈天说地，都是喜气洋洋。

尤其是 Python 和JavaScript，更是成了明星，一个吹嘘说自己是人工智能的必备，另外一个炫耀说自己是世界上最流行的语言，不信有某某语言流行度排行榜为证， 还有GitHub上的众多项目云云。

老练的 Java 则是一直拿TIOBE排行榜说事儿：“我已经连续10多年排行第一了，高处不胜寒啊!”

提到TIOBE，Python更是得意：“我今年还被选为TIOBE的年度编程语言呢!”

虽然常年排名TIOBE第二，C语言有点黯然神伤，人类用自己写的程序可真不少，可都是处于底层，在系统级编程，什么操作系统，数据库，编译器...... 与应用层比起来，没那么光鲜亮丽。

现在很多人培训了Python, Java 就说自己会编程了， 不懂指针，不懂内存，不懂底层的基本原理， 那能算会编程吗?

C语言开始愤愤不平，闷头吃菜，似乎要把这股郁闷之气发泄到美味佳肴上去。

觥筹交错之间，Java 搂住C的肩膀，亲切地说：“兄弟，你有对象了吗?”

这下可捅了马蜂窝，大家的眼光齐刷刷地聚集到 C语言 的身上。

C嚅嗫了半天：“没...... 没有。”

“哈哈哈...... 我们都有对象，你这么大了还没对象?!” Python笑道。

“是啊，一个没有对象的编程语言还有什么前途?”JavaScript补刀，他原来没有class的概念，是通过“原型”实现的OOP，最近几年才在语法层面引入class关键字。

“我虽然没有对象，但是有指针啊，功能非常强大。”

“指针?你说的是那容易出错的指针吗? 现在有谁用指针啊?” JavaScript说道。

“不会用指针，就不是真正的程序员!” C语言涨红了脸。

餐桌的气氛变得有些尴尬，捅了篓子的Java招呼着说：“来来来，继续喝酒。”

好不容易熬到聚餐结束，C语言回到了自己的家，家里冷冷清清，自己的“亲爹”丹尼斯·里奇(Dennis Ritchie)，有史以来最伟大的 程序员 之一， 已经于2011年10月不幸去世。

桌子上摆着的一本《C程序设计语言》，那是丹尼斯·里奇唯一的遗著， 拿起这本书，C不由悲从心来。

串门

C语言突然想起来对门的 Ken Thompson，那是Dennis Ritchie的“好基友”，他们俩一起创造了伟大的Unix操作系统，获得了计算机界的最高奖：图灵奖。

要不问问Ken? 为什么不让我有对象?不让我面向对象编程!

C来到Ken Thompson的门口，按了门铃，门开了，C语言一眼就看到Ken Thompson正在和 Go 玩得不亦乐乎，心中更是凄苦，Go才是人家的亲儿子，我算老几， 转身便要离去。

Ken 却从后面叫住了他：“小C啊，快进来，和你的兄弟Go玩一会儿。”

看到C满脸沮丧，Ken也大为吃惊：“大过年的，怎么回事?”

C不满地说：“当年你们为什么不让我有对象?”

“对象，什么对象? 奥，你是说面向对象编程吧!其实吧你亲爹把你设计出来，主要是做系统级编程的，要的是贴近硬件，要的是效率，要那复杂玩意儿干啥?中看不中用，再说了，你和Go一样，不是有struct吗? ” Ken 转向Go，挤了挤眼睛。

“是啊是啊，struct很好用的!” Go马上附和。

“但是struct也实现不了OOP啊， Python,JavaScript他们都嘲笑我! ”

“那你说说，什么是OOP?”Ken问道。

“嗯，就是封装、继承、多态吧? ” C回答到。

“好，我来给你掰扯掰扯，用C语言怎么实现封装、继承还有多态!”

封装

Ken Thompson 真不愧是老司机，唰唰唰迅速就写成了一段代码。

他说道：“我们先来说说封装，这封装就是把信息给隐藏起来，你先看看这段代码。”

shape.h

shape.c

main.c

这里定义了一个叫做Shape的结构体，外界只能通过相关的函数来对这个Shape进行操作，例如创建(Shape_create)， 移动(Shape_move), 还有获取位置(Shape_getX)等，不能直接访问Shape的内部数据结构。

虽然这里没有class这样的关键字，数据结构和相关操作是分开写的，看起来不太完美， 但确实是实现了封装。

C 看到Ken Thompson居然把那个指针的名称叫做self, 和Python的相同，不由得笑了起来：“我明白了，那继承该怎么做呢?”

继承

Ken Thompson不吭声，继续写代码。

大牛的风格看来都是类似的： 别瞎BB，给我上代码。

这次定义了一个矩形(Rectangle)的结构体，其中嵌套了Shape，难道这就实现了继承? C有点疑惑。

Go小子在旁边叫了起来：“我明白了，在内存中，他们是这样的。”

通过这种组合的方式，也算是实现了继承吧。

多态

这么轻松就实现了封装和继承，C语言感到很兴奋， 但是多态怎么实现呢?

这时候又传来了门铃声，Linus大神拎着一瓶酒进来，要找C小伙儿喝酒，看到这桌子上的代码，立刻就明白了怎么回事。

他说道：“别整那么多花里胡哨的东西，还多态，不就是函数指针嘛! 我给你举个例子。”

“这个结构体包含了两个函数指针，一个用来计算图形的面积，另外一个把这个图形画出来。我们把这个结构体叫做虚函数表。”

“这有什么用啊?”

“在你的Shape中，添加一个指向该函数表的指针就行了。” Linus回答。

C和Go都是一脸茫然。

“蠢材， 你们想想啊，当你创建一个子类对象的时候，比如Rectangle， 把那个虚函数指针vptr指向另外一组函数，会怎么样?”

两人还是不懂，Linus只好继续画图：

现在C有点明白了， 无论是Rectangle对象，还是Square对象，在调用Shape_area方法的时候， 都需要通过vptr这个指针找到虚函数表中的area方法，对于Rectangle，找到的是Rectangel_area方法，对于Square，找到的是Square_area方法。

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

Shape_area((struct Shape *) r);

“其实吧，你的兄弟C++的多态实现原理也是类似的!在运行时查找真正的函数去执行。” Ken 总结到。

“对，这种函数指针的使用方法太常见了，在我的 Linux 操作系统中也会定义类似的东西” Linus接口道，

“只要IO设备提供这几个函数的实际定义，就可以将File结构体的函数指针指向对应的实现，那就实现了用同一套接口操作不同的IO设备。”

C语言高兴起来：“哈哈，我就说我的指针很厉害吧，这些全是通过指针来实现的。”

“是啊，别听Java, Python, JavaScript他们瞎BB，你也有对象，也能进行面向对象的编程!”

C语言说道：“走，喝酒去!”

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

【本文为51CTO专栏作者“刘欣”的原创稿件，转载请通过作者微信公众号coderising获取授权】

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