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C语言对象编程第三弹:多态

嵌入式大杂烩 1401

前言:

目前咱们对“c语言中多态”都比较着重,姐妹们都需要了解一些“c语言中多态”的相关知识。那么小编也在网上收集了一些对于“c语言中多态””的相关文章,希望看官们能喜欢,咱们快快来学习一下吧!

多态的概念及C++例子

关于多态,之前整理的什么是面向对象?这篇文章有说到:

多态按字面的意思就是多种形态。当类之间存在层次结构,并且类之间是通过继承关联时,就会用到多态。多态意味着调用成员函数时,会根据调用函数的对象的类型来执行不同的函数。比如关于多态的C++的例子(该C++代码来自菜鸟教程):

#include <iostream> using namespace std;// 基类  class Shape {   protected:      int width, height;   public:      Shape( int a=0, int b=0)      {         width = a;         height = b;      }      virtual int area()      {         cout << "Parent class area" <<endl;         return 0;      }};​// 派生类Rectangleclass Rectangle: public Shape{   public:      Rectangle( int a=0, int b=0):Shape(a, b) { }      int area ()      {          cout << "Rectangle class area" <<endl;         return (width * height);       }};​// 派生类Triangleclass Triangle: public Shape{   public:      Triangle( int a=0, int b=0):Shape(a, b) { }      int area ()      {          cout << "Triangle class area" <<endl;         return (width * height / 2);       }};​// 程序的主函数int main( ){   Shape *shape;   Rectangle rec(10,7);   Triangle  tri(10,5);    // 存储矩形的地址   shape = &rec;   // 调用矩形的求面积函数 area   shape->area();    // 存储三角形的地址   shape = &tri;   // 调用三角形的求面积函数 area   shape->area();      return 0;}

编译、运行结果为:

代码中用到了一个关键字:virtual,这是C++的关键字。基类中用virtual关键字修饰的函数叫做虚函数。这虚函数有点像弱定义的感觉,先定义一个弱的/虚的函数,其它地方再定义同名的真的函数,实际用的是真的函数。

该例中,在派生类中重新定义基类中定义的虚函数area时,会告诉编译器不要静态链接到该函数,而是根据所调用的对象类型来选择调用真正的函数。

假如这个例子中不使用virtual来修饰基类中的area函数,则上例输出结果则为:

显然,如果没有virtual来修饰的话,用到的都是基类中的area。

本篇笔记我们还需要知道一个知识:虚函数表。具体介绍如(图片来自百度百科):

本篇笔记关于C++相关知识的就不再拓展,感兴趣的朋友可自行查资料进行学习。下面来看看C语言中怎么来实现上诉的例子:

C语言多态实例分析

这一节我们用C语言来实现上述例子的功能。下面看具体实现:

1、虚函数表

首先,我们可以使用函数指针来模拟C++的虚函数表:

/* 模拟C++的虚函数表 */typedef struct _Ops{    int (*area)(void);}Ops;
2、基类Shape:
/* 基类 */  typedef struct _Shape {    Ops ops;    int width;    int height;}Shape;
3、派生类Rectangle、Triangle
/* 派生类Rectangle */typedef struct _Rectangle{    Shape shape;    char rectangle_name[20];}Rectangle;​/* 派生类Triangle */typedef struct _Triangle{    Shape shape;    char triangle_name[20];}Triangle;
4、两个派生类对应的area函数
/* Rectangle的area函数 */int rectangle_area(void){    printf("Rectangle class area\n");}​/* Triangle的area函数 */int triangle_area(void){    printf("Triangle class area\n");}
5、主函数/测试函数
/* 主函数 */int main(void){    Rectangle rectangle;    memset(&rectangle, 0, sizeof(Rectangle));    rectangle.shape.ops.area = rectangle_area; /* 与自己的area函数做绑定 */​    Triangle triangle;    memset(&triangle, 0, sizeof(Triangle));    triangle.shape.ops.area = triangle_area; /* 与自己的area函数做绑定 */​    Shape *shape;​    shape = (Shape*)&rectangle;    shape->ops.area();​    shape = (Shape*)▵    shape->ops.area();        return 0;}

编译、运行结果为:

与C++例子中得到的结果是一样的。即父类指针shape来操作两个子类时,使用相同的接口时调用了不同的函数:

以上实现了简单的多态的功能。

这个例子中我们的操作函数(虚函数)只有一个,即area函数。假如有多个操作函数,我们可以再建个结构体变量(函数表)把这些函数再包一层,这样会更清晰些。在这个例子中,有如下对应关系:

因为这里只有一个操作函数,所以就没有建立一个函数表来包装一层了。我们可以再加一个函数表,如:

有多个函数的话,就更有必要构建一个函数表了:

这种方式是不是很熟悉了?如在通俗易懂,嵌入式Linux驱动基础就是这样的套路:

Linux内核给我们提供一个文件操作的结构体模板,我们需要用到什么依次实现、依次填充函数表,这样就很清晰。

除此之外,这里的给结构体初始化的方式使用如下这种方式:

可能有些朋友没用过这种初始化结构体的方式。这里就顺便提一下,这时使用指定初始化器(designated initializer)的方式。

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