【C语言】C语言实现面向对象编程之封装

00. 目录

01. 前言

面向对象编程（OOP）并不是一种特定的语言或者工具，它只是一种设计方法、设计思想。它表现出来的三个最基本的特性就是封装、继承与多态。很多面向对象的编程语言已经包含这三个特性了，例如 Smalltalk、C++、Java。但是你也可以用几乎所有的编程语言来实现面向对象编程，例如 ANSI-C。要记住，面向对象是一种思想，一种方法，不要太拘泥于编程语言。

C语言不是面向对象的语言，因此使用C语言完全实现面向对象的编程是不可能。但是使用C语言可以很容易实现基于对象的编程，并且基本实现对象的封装性，部分实现对象的继承。

02. 简单程序示例

C语言实现对象封装的小程序，包含三部分：接口，调用和实现，均使用C语言的基本语法实现。

头文件test.h声明如下

#ifndef __TEST_H__
#define __TEST_H__

#ifdef __cplusplus
//表示是C语言的头文件
extern "C"
{
#endif

typedef void * HPERSON;

//创建对象
HPERSON createPerson(const char *name);

//设置对象
void setPerson(HPERSON person, int age, int id);

//显示对象
void displayPerson(HPERSON person);

//删除对象
void deletePerson(HPERSON person);

#ifdef __cplusplus
}
#endif


#endif /*__TEST_H__*/

test.c文件如下

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include "test.h"
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

#define NAMEMAX 32

//Person表示HPERSON句柄指向的结构体
typedef struct _Person {
	char name[NAMEMAX];
	int age;
	int id;
}Person;

//创建对象
HPERSON createPerson(const char * name)
{
	Person *p = NULL;

	printf("创建对象\n");

	if (strlen(name) + 1 <= NAMEMAX)
	{
		p = malloc(sizeof(Person));
		if (NULL == p)
		{
			printf("分配内存失败\n");
			return NULL;
		}
		memset(p, 0, sizeof(Person));

		strcpy(p->name, name);
		p->age = 0;
		p->id = 0;
	}
	

	return p;
}

//设置对象
void setPerson(HPERSON person, int age, int id)
{
	Person *p = person;

	if (NULL != p)
	{
		p->age = age;
		p->id = id;
	}
}

//显示对象
void displayPerson(HPERSON person)
{
	Person *p = person;
	if (NULL == p)
	{
		printf("displayPerson 参数非法\n");
		return;
	}

	printf("Name: %s age: %d id:%d\n", p->name, p->age, p->id);
}

//删除对象
void deletePerson(HPERSON person)
{
	free(person);
}

main.c实现如下

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<stdlib.h>
#include "test.h"

int main()
{

	HPERSON p = createPerson("LiMing");

	setPerson(p, 18, 1);

	displayPerson(p);

	deletePerson(p);

	system("pause");
	return 0;
}

测试结果

创建对象
Name: LiMing age: 18 id:1
请按任意键继续. . .

总结

对象的操作一直使用句柄HPERSON，在调用的过程中看不到程序处理的细节，比如对象的建立和释放。接口掩盖了实现的很多细节，在接口中看不到指针的使用，并且不能够也没有必要访问数据结构。

03. 程序示例优化

头文件test.h声明如下

#ifndef __TEST_H__
#define __TEST_H__

#ifdef __cplusplus
//表示是C语言的头文件
extern "C"
{
#endif

typedef void * HPERSON;

//创建对象
HPERSON createPerson(const char *name);

//设置对象
void setPerson(HPERSON person, int age, int id);

//显示对象
void displayPerson(HPERSON person);

//删除对象
void deletePerson(HPERSON person);

#ifdef __cplusplus
}
#endif


#endif /*__TEST_H__*/

test.c文件实现如下

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include "test.h"
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

//Person表示HPERSON句柄指向的结构体
typedef struct _Person 
{
	//使用指针
	char *name;
	int age;
	int id;
}Person;

//创建对象
HPERSON createPerson(const char * name)
{
	Person *p = NULL;

	printf("创建对象\n");


	p = malloc(sizeof(Person));
	if (NULL == p)
	{
		printf("分配内存失败\n");
		return NULL;
	}
	memset(p, 0, sizeof(Person));

	p->name = malloc(strlen(name) + 1);
	if (NULL == p->name)
	{
		printf("分配内存失败\n");
		return NULL;
	}

	strcpy(p->name, name);
	p->age = 0;
	p->id = 0;

	
	return p;
}

//设置对象
void setPerson(HPERSON person, int age, int id)
{
	Person *p = person;

	if (NULL != p)
	{
		p->age = age;
		p->id = id;
	}
}

//显示对象
void displayPerson(HPERSON person)
{
	Person *p = person;
	if (NULL == p)
	{
		printf("displayPerson 参数非法\n");
		return;
	}

	printf("Name: %s age: %d id:%d\n", p->name, p->age, p->id);
}

//删除对象
void deletePerson(HPERSON person)
{
	Person *p = person;

	if (NULL == person)
	{
		return;
	}

	if (NULL != p->name)
	{
		free(p->name);
	}

	free(person);
}

main.c测试代码

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<stdlib.h>
#include "test.h"

int main()
{

	HPERSON p = createPerson("LiMing");

	setPerson(p, 18, 1);

	displayPerson(p);

	deletePerson(p);

	system("pause");
	return 0;
}

测试结果

创建对象
Name: LiMing age: 18 id:1
请按任意键继续. . .

04. 总结

基于对象的C语言编程的流程，程序从接口到实现都是使用C语言实现的。

注:图片来源于嵌入式Linux上的C语言编程实践

05. 参考