OO in C(2): C語言的多态實作

C語言的多态實作        相信很多人都看過設計模式方面的書，大家有什麼體會呢？Bridge，Proxy，Factory這些設計模式都是基于抽象類的。使用抽象對象是這裡的一個核心。               其實我覺得架構化程式設計的一個核心問題是抽象，用抽象的對象建構程式的主體架構，這是面向對象程式設計的普遍思想。用抽象建構骨架，再加上多态就形成了一個完整的程式。由于C＋＋語言本身實作了繼承和多态，使用這樣的程式設計理念（理念啥意思？跟個風，嘿嘿）在C＋＋中是十分普遍的現象，可以說Virtual（多态）是VC的靈魂。          但是，使用C語言的我們都快把這個多态忘光光了。我常聽見前輩說，類？多态？我們用的是C，把這些忘了吧。很不幸的是，我是一個固執的人。這麼好的東西，為啥不用呢。很高興的，在最近的一些純C代碼中，我看見了C中的多态！下面且聽我慢慢道來。   1.         VC中的Interface是什麼        Interface：中文解釋是接口，其實它表示的是一個純虛類。不過我所要說的是，在VC中的Interface其實就是struct，查找Interface的定義，你可以發現有這樣的宏定義：        #Ifndef Interface               #define Interface struct        #endif 而且，實際上在VC中，如果一個類有Virtual的函數，則類裡面會有vtable，它實際上是一個虛函數清單。實際上C＋＋是從C發展而來的，它不過是在語言級别上支援了很多新功能，在C語言中，我們也可以使用這樣的功能，前提是我們不得不自己實作。   2．C中如何實作純虛類（我稱它為純虛結構）        比較前面，相信大家已經豁然開朗了。使用struct組合函數指針就可以實作純虛類。 例子： typedef struct {                      void  (*Foo1)();                      char  (*Foo2)();                      char*  (*Foo3)(char* st);               }MyVirtualInterface;               這樣假設我們在主體架構中要使用橋模式。（我們的主類是DoMyAct，接口具體實作類是Act1，Act2）下面我将依次介紹這些“類”。（C中的“類”在前面有說明，這裡換了一個，是使用早期的數組的辦法）   主類DoMyAct： 主類中含有MyVirtualInterface* m_pInterface; 主類有下函數：                             DoMyAct_SetInterface(MyVirtualInterface* pInterface)                             {                                    m_pInterface= pInterface;                             }                             DoMyAct_Do()                             {                                    if(m_pInterface==NULL) return;                                    m_pInterface->Foo1();                                    c=m_pInterface->Foo2();                             } 子類Act1：實作虛結構，含有MyVirtualInterface  st[MAX]; 有以下函數：                     MyVirtualInterface* Act1_CreatInterface()                      {                             index=FindValid() //對象池或者使用Malloc ！應該留在外面申請，執行個體化                             if(index==-1) return NULL;                             St[index].Foo1=Act1_Foo1; // Act1_Foo1要在下面具體實作                             St[index].Foo2=Act1_Foo2;                             St[index].Foo3=Act1_Foo3;                             Return &st [index];                      } 子類Act2同上。   在main中，假設有一個對象List。List中存貯的是MyVirtualInterface指針，則有：        if( (p= Act1_CreatInterface()) != NULL)        List_AddObject(&List, p); //Add All          While(p=List_GetObject()){               DoMyAct_SetInterface(p);//使用Interface代替了原來大篇幅的Switch Case               DoMyAct_Do();//不要理會具體的什麼樣的動作，just do it        }          FREE ALL。        在微系統裡面，比如嵌入式，通常使用對象池的技術，這個時候可以不用考慮釋放的問題（對象池預先沒有空間，使用Attach，在某個函數中申請一個數組并臨時為對象池配置設定空間，這樣函數結束，對象池就釋放了）          但是在Pc環境下，由于程式規模比較大，更重要的是一些特殊的要求，使得對象的生命周期必須延續到申請的那個函數體以外，就不得不使用malloc，實際上即使在C＋＋中，new對象的自動釋放始終是一個令人頭疼的問題，新的标準引入了智能指針。但是就我個人而言，我覺得将記憶體釋放的問題完全的交給機器是不可信任的，它隻能達到準最佳。          你知道設計Java的垃圾回收算法有多困難嗎？現實世界是錯綜複雜的，在沒有先驗條件下，要想得到精确的結果及其困難。是以我說程式員要時刻将free記在心上，有關程式的健壯性和自我防禦将在另外一篇文章中講述。   3．純虛結構的退化        下面我們來看看如果struct裡面僅僅有一個函數是什麼？ 這個時候如果我們不使用struct，僅僅使用函數指針又是什麼？ 我們發現，這樣就退化為普通的函數指針的使用了。          是以說，有的時候我覺得面向對象僅僅是一種形式，而不是一種技術。是一種觀點，而不是一種算法。但是，正如炭，石墨和鑽石的關系一樣，雖然分子式都是C，但是組成方法不一樣，表現就完全不一樣了！        有的時候，我們經常被程式設計中瑣碎的事情所煩惱，而偏離了重心，其實程式可進化的特性是很重要的。有可能，第一次是不成功的，但是隻要可進化，就可以發展。   4．進階――類結構樹，父類不是純虛類的類        前面僅僅講的是父類是純虛結構的情況 (面向對象建議的是所有類的基類都是從純虛類開始的), 那麼當類層次比較多的情況下，出現父類不是純虛結構怎麼辦呢。嘿嘿，其實在C中的實作比C＋＋要簡單多了。因為C中各個函數是分散的。   在這裡使用宏定義是一個很好的辦法：比如兩個類Act1，ActByOther1“繼承”Act1：                     MyVirtualInterface* ActByOther1_CreatInterface()                      {                             index=FindValid() //對象池或者使用Malloc                             if(index==-1) return NULL;                             St[index].Foo1= ActByOther1_Foo1; // Act1_Foo1要在下面具體實作                             St[index].Foo2= ActByOther1_Foo2;                             St[index].Foo3= ActByOther1_Foo3;                             Return &st [index];                      }          ＃define ActByOther1_Foo1 Act1_Foo1  //這就是繼承 嘿嘿        ActByOther1_Foo2（）{}                    //  可以修改其實作     ActByOther1_DoByOther() {}         //當然就可以添加新的實作咯   5．執行個體――可以參見H264的源碼，其中NalTool就是這樣的一個純虛結構。