前言：为什么要在C中面向对象

虽然c++由c语言发展而来，且其中（大部分）兼容了c的语法。它解决了c中开发繁杂（没有对象、抽象方法），不好阅读（为了实现多态，指针、强制类型转换满天飞），不易维护等痛点。

但不得不说，现在的c++更像一锅大杂烩，学习难度指数级上升。而c与其相比就变得很容易入门了（基础总共就那么点）。而且，很多的嵌入式项目并没有提供c++的工具链，导致仍然不得不使用c编程 （或者折腾一周环境之后，回到用c编程）

当然……以上其实并没有完全说明为什么要在c中面向对象。毕竟要实现的话，又繁琐又不方便……

但是它很有挑战不是喵！而且还可以学到一些新的技巧。

什么是面向对象编程

对于一个程序，可以分为两部分：

  1. 数据（你希望处理的东西）
  2. 算法（如何处理这些数据）

面向过程编程

C就是一个典型的面向过程的语言。它的数据和算法是分开的，你通过将数据一个一个放到函数里进行处理，获得想要的结果。

面向对象编程

面向对象就是将数据和算法包在一起，做成一个东西。接下来无论你想要做什么（无论是改变参数还是产生行为），你都直接告诉这个东西就好

想要让一个语言能够面向对象，一般需要实现三个特征：

1.封装

封装，也就是如何将数据和方法打包在一起，成为一个对象

2.继承

继承，也就是如何让一个对象在另一个对象的基础上进行扩展

3.多态

多态，也就是如何让一个对象不论其中的数据是何种类型，都能够用一种固定的方法来处理

开始面向对象吧！

封装的原理

对于封装来说，可以直接用C中的结构体。而方法的封装也可以直接用函数指针来实现。这是好的。

当然这里会有一个小小的问题：如何实现可见性修饰（也就是private,public,protected）呢？

遗憾的是，c中只能模拟实现出private和public（悲）。对于public方法，我们可以直接封装在结构体中允许读取和修改；对于private，可以只在.c的源代码中声明且加入static修饰，以免暴露或产生冲突。

继承与多态的原理

对于继承，这里就需要对C中结构体的内存排列有一定的的了解了。

C中结构体的对象在内存中的排列方式是与你定义该结构体时相同的（这里我们不妨不管内存对齐的事，你会发现并没有影响）

以下面一个结构体为例：

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struct eg{
    int a_int;
    struct struct_eg a_struct;
    double a_double;
};

它在内存中会如下排列：

那就非常方便了：我们只需要将要继承的结构体放在新结构体的最前面，那就可以直接通过强制类型转换而调用它的父类。而关于实现父类中的方法，则可以将父类中的函数指针重新赋值即可。（当然，这里可以像c++中实现一个虚表，但那样就有点复杂了w）

下面是一个示例：

首先我们有一个基类Animal，其中有一个方法叫bark:

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typedef struct _Animal {
    ...
    void (*bark)(void* _this);
} Animal;

接下来我们定义一个子类Cat，并实现bark方法：

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typedef struct _Cat {
    Animal inhert;
    ...
} Cat;

void Cat_bark(void *_this);

void Cat_constructor(void *_this)
{
    Cat* this=new(Cat); //如何实现这样的new呢？让我们以后再说

    this->inhert.bark=Cat_bark;
}

于是，在内存中，就会变成这样：

而要是我们将其直接转换为Animal类型时，则会只访问到Animal inhert的内存空间，也就是它的父类。而调用父类的bark方法时，由于其指向了Cat_bark函数，我们相当于使用了子类的方法。

当然，这样的方法有一个小小的缺点：只支持单继承（趴

在尾声之后，我会给出一个完整的示例

尾声

至此，我们已经论证了，在C中实现面向对象是可能的。

但是，这里还有一些重大的问题：如果只是如此简单的实现的话，我们只能说是 使用了面向对象的思想 ，却不能说 很好的实现了面向对象 。毕竟，你现在无法简单的new、delete一个对象，你甚至需要每次传入它的this指针，而这使得如cat->bark(_this)与直接调用Cat_bark(_this)毫无区别（悲）。目前也没有实现模板多态性（上面的多态只是继承多态性）

但是，会好起来的~w

示例

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#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <malloc.h>

//<class animal>
typedef struct {
    int age;

    void (*print_name)(void *_this);
} Animal;

void Animal_constructor(void *_this,int age)
{
    Animal* this=_this;

    this->age=age;
}

//</class animal>

typedef struct {
    Animal inhert;

    void (*nyan)(void *_this); //新增的属性
} Cat;

void Cat_print_name(void *_this)
{
    printf("this is a cat!\n");
}

void Cat_nyan(void *_this)
{
    printf("nyan~\n");
}

void Cat_constructor(void *_this,int age)
{
    Cat* this=_this;

    Animal_constructor(this,age);
    this->inhert.print_name=Cat_print_name;
    this->nyan=Cat_nyan;
}

//</Cat>

int main()
{
    printf("beg\n");

    Cat* cat_test=malloc(sizeof(Cat));
    Cat_constructor(cat_test,16);

    cat_test->nyan(cat_test);

    Animal* animal_test=(Animal*)cat_test;
    animal_test->print_name(animal_test);

    return 0;
}