不知道有多少人去了解过语言的发展史，早期C语言的语法功能其实比较简单。随着应用需求和场景的变化，C语言的语法功能在不断升级变化。

虽然我们的教材有这么一个结论：C语言是面向过程的语言，C++是面向对象的编程语言，但面向对象的概念是在C语言阶段就有了，而且应用到了很多地方，比如某些操作系统内核、通信协议等。

# r1 |% p7 M  k' v

面向对象编程，也就是大家说的OOP（Object Oriented Programming）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。

. N& P$ p! `# j- x: W; ]& V

1

为什么要用C语言实现面向对象

阅读文本之前肯定有读者会问这样的问题：我们有C++面向对象的语言，为什么还要用C语言实现面向对象呢？

C语言这种非面向对象的语言，同样也可以使用面向对象的思路来编写程序的。只是用面向对象的C++语言来实现面向对象编程会更简单一些，但是C语言的高效性是其他面向对象编程语言无法比拟的。

3 z- K3 ^+ |: F( a# k! j7 L4 H

当然使用C语言来实现面向对象的开发相对不容易理解，这就是为什么大多数人学过C语言却看不懂Linux内核源码。

  E7 c$ U8 B' i6 w. k/ t

所以这个问题其实很好理解，只要有一定C语言编程经验的读者都应该能明白：面向过程的C语言和面向对象的C++语言相比，代码运行效率、代码量都有很大差异。在性能不是很好、资源不是很多的MCU中使用C语言面向对象编程就显得尤为重要。

2

具备条件

. \+ d, ~& g, {/ b$ y

要想使用C语言实现面向对象，首先需要具备一些基础知识。比如：（C语言中的）结构体、函数、指针，以及函数指针等，（C++中的）基类、派生、多态、继承等。

1 x2 m( S& }! @, N

首先，不仅仅是了解这些基础知识，而是有一定的编程经验，因为上面说了“面向对象是一种设计方法、设计思想”，如果只是停留在字面意思的理解，没有这种设计思想肯定不行。

* W0 V0 n- e0 z( U

因此，不建议初学者使用C语言实现面向对象，特别是在真正项目中。建议把基本功练好，再使用。

+ Q% Z; ]+ b# _3 n4 q5 g

利用C语言实现面向对象的方法很多，下面就来描述最基本的封装、继承和多态。

, R, s! N+ y$ r  |+ y9 r- U+ o

3

封装

3 \8 _6 i& P7 I+ }

封装就是把数据和函数打包到一个类里面，其实大部分C语言编程者都已近接触过了。

C 标准库中的 fopen(), fclose(), fread(), fwrite()等函数的操作对象就是 FILE。数据内容就是 FILE，数据的读写操作就是 fread()、fwrite()，fopen() 类比于构造函数，fclose() 就是析构函数。

. H" `9 }; A0 r0 x" @8 D8 v

这个看起来似乎很好理解，那下面我们实现一下基本的封装特性。

1. 
   
2. #ifndef SHAPE_H
   
3. #define SHAPE_H
   8 t* d. n: ^0 p* ^, u/ J
4. 
   
5. #include <stdint.h>
   
6. 
   
7. // Shape 的属性
   ' O: }" f; H9 {) }
8. typedef struct {
   
9.     int16_t x;
   
10.     int16_t y;
    ; U6 ^, v- q3 z  @( f
11. } Shape;
    
12. 
    # B- q4 c/ @: C0 O: A" [
13. // Shape 的操作函数，接口函数
    : @" ^0 G/ r* G& c7 w
14. void Shape_ctor(Shape * const me, int16_t x, int16_t y);
    
15. void Shape_moveBy(Shape * const me, int16_t dx, int16_t dy);
    3 t5 `3 J7 ^; n- {; [( W
16. int16_t Shape_getX(Shape const * const me);
    # E' C5 e3 O9 @# W( @1 r
17. int16_t Shape_getY(Shape const * const me);
    
18. 
    4 H. C6 m' x+ e$ _8 j  G/ W
19. #endif /* SHAPE_H */

复制代码

这是 Shape 类的声明，非常简单，很好理解。一般会把声明放到头文件里面 “Shape.h”。来看下 Shape 类相关的定义，当然是在 “Shape.c” 里面。

1. 
   1 ~/ Z) W% ]/ X) C; i3 g; ]& ^
2. #include "shape.h"
   
3. 
   
4. // 构造函数
   $ u4 z$ ]& l$ V# r
5. void Shape_ctor(Shape * const me, int16_t x, int16_t y)
   ' F, I0 V( @/ b/ E( f) u  V
6. {
   , _* l4 s. ^/ O7 q
7.     me->x = x;
   ) d, ~5 b& ?9 i! n2 g  f9 M
8.     me->y = y;
   & W& y/ h+ U' l. c- _( B& b
9. }
   
10. 
    4 ]: J4 o1 w( [  E) `' l- B
11. void Shape_moveBy(Shape * const me, int16_t dx, int16_t dy)
    7 Y* [: Y6 }( c, @7 P  A* q' p
12. {
    7 M% j0 j  o+ C; l' U7 S8 ~
13.     me->x += dx;
    $ b+ {4 r' q% b2 n
14.     me->y += dy;
      }' W8 f7 J# D. l5 F
15. }
    7 B5 z( W$ z" W. c! |
16. 
    
17. // 获取属性值函数
    
18. int16_t Shape_getX(Shape const * const me)
    
19. {
    & o# b( T2 c- S: }5 V! d; A
20.     return me->x;
    : l) a5 y! {% ]) I
21. }
    
22. int16_t Shape_getY(Shape const * const me)
    
23. {
    : {5 d+ T' S% |/ @; Q2 |
24.     return me->y;
    
25. }

复制代码

0 E8 f& X5 W$ `& _4 i再看下 main.c

1. 
   
2. #include "shape.h"  /* Shape class interface */
   
3. #include <stdio.h>  /* for printf() */
   6 P* ]( |/ e& q/ `  [
4. 
   
5. int main()
   
6. {
   / m, R/ S, O& A, D1 K& @0 S
7.     Shape s1, s2; /* multiple instances of Shape */
   / u6 y0 a( @9 P, m; Z9 V; J
8. 
   $ D; p* j. j9 O& |- @
9.     Shape_ctor(&s1, 0, 1);
   
10.     Shape_ctor(&s2, -1, 2);
    8 G9 A/ W+ B  x. |
11. 
    
12.     printf("Shape s1(x=%d,y=%d)\n", Shape_getX(&s1), Shape_getY(&s1));
    * w$ @/ ~2 p+ Z- `  l3 Y, l' A' J4 J
13.     printf("Shape s2(x=%d,y=%d)\n", Shape_getX(&s2), Shape_getY(&s2));
    2 c7 u% J8 v) P( `3 u9 J+ q
14. 
    ; H4 f- c: r: `$ N& Q
15.     Shape_moveBy(&s1, 2, -4);
    
16.     Shape_moveBy(&s2, 1, -2);
    
17. 
    
18.     printf("Shape s1(x=%d,y=%d)\n", Shape_getX(&s1), Shape_getY(&s1));
    ! o4 a% P! p! J' l# Z3 a5 h
19.     printf("Shape s2(x=%d,y=%d)\n", Shape_getX(&s2), Shape_getY(&s2));
      w  d. M% V4 V- d& a* G
20. 
    
21.     return 0;
    
22. }

复制代码

2 H0 W: q5 P# Z$ z7 [4 t编译之后，看看执行结果：

1. 
   
2. Shape s1(x=0,y=1)
   
3. Shape s2(x=-1,y=2)
   # V4 ~! e" k; t" n9 o
4. Shape s1(x=2,y=-3)
   # y0 J, a# e. B
5. Shape s2(x=0,y=0)

复制代码

整个例子，非常简单，非常好理解。以后写代码时候，要多去想想标准库的文件IO操作，这样也有意识的去培养面向对象编程的思维。

9 t& ^! j* T/ y5 V

4

继承

$ Y' G' N( |& N0 J" e( h2 b# U% m

继承就是基于现有的一个类去定义一个新类，这样有助于重用代码，更好的组织代码。在 C 语言里面，去实现单继承也非常简单，只要把基类放到继承类的第一个数据成员的位置就行了。

例如，我们现在要创建一个 Rectangle 类，我们只要继承 Shape 类已经存在的属性和操作，再添加不同于 Shape 的属性和操作到 Rectangle 中。

2 m/ t1 n: _4 a0 t! P& {: _

下面是 Rectangle 的声明与定义：

1. 
   
2. #ifndef RECT_H
   2 R8 {$ V( @* J, ~& `6 ^* r
3. #define RECT_H
   , c1 s0 p9 i* W+ W5 y8 Y
4. 
   
5. #include "shape.h" // 基类接口
   8 w5 e! e2 ~4 h" C8 B8 j3 t
6. 
   
7. // 矩形的属性
   
8. typedef struct {
   
9.     Shape super; // 继承 Shape
   * d: O& B! E+ L
10. 
    
11.     // 自己的属性
    7 G9 [' _( J+ Z# F8 I0 ]
12.     uint16_t width;
    
13.     uint16_t height;
    
14. } Rectangle;
    
15. 
    + {0 _+ d7 q+ y& \! P0 K) _( o
16. // 构造函数
    
17. void Rectangle_ctor(Rectangle * const me, int16_t x, int16_t y,
    6 F  ?+ ?' I' e1 D
18.                     uint16_t width, uint16_t height);
    ' H; k* Q9 Q, d9 c( a6 I5 T3 k* d& U- W( Q
19. 
    ( K6 M2 B* f6 H% R/ H
20. #endif /* RECT_H */

复制代码

1. 
   ! B' c" m% W' T, w, [" [7 S) x+ a* V
2. #include "rect.h"
   
3. 
   
4. // 构造函数
   
5. void Rectangle_ctor(Rectangle * const me, int16_t x, int16_t y,
   
6.                     uint16_t width, uint16_t height)
   3 W/ q! N4 ?/ W0 B
7. {
   
8.     /* first call superclass’ ctor */
   9 p2 D* r) m" R8 c7 c$ [
9.     Shape_ctor(&me->super, x, y);
   . v8 a# d5 R% T- g( T& j% z) W
10. 
    4 U* t( x- B9 h" L
11.     /* next, you initialize the attributes added by this subclass... */
    
12.     me->width = width;
    5 }0 t$ q2 H3 d" b% Y
13.     me->height = height;
    % X$ Q6 ?! b) U% P# S7 }" \
14. }

复制代码

我们来看一下 Rectangle 的继承关系和内存布局：

' y8 e" R: A/ y1 N+ G  R

因为有这样的内存布局，所以你可以很安全的传一个指向 Rectangle 对象的指针到一个期望传入 Shape 对象的指针的函数中，就是一个函数的参数是 “Shape *”，你可以传入 “Rectangle *”，并且这是非常安全的。这样的话，基类的所有属性和方法都可以被继承类继承！

1. 
   
2. #include "rect.h"  
   
3. #include <stdio.h>
   5 w1 K$ @: i) r* z5 T
4. 
   ! ]% \7 B/ K3 F. W
5. int main()
   9 x9 j; S5 d) Y8 s
6. {
   
7.     Rectangle r1, r2;
   4 \! X* @0 L% q. F8 h* A2 n
8. 
   
9.     // 实例化对象
   # e# [, U) N+ K  U: }: L
10.     Rectangle_ctor(&r1, 0, 2, 10, 15);
    ; q) \3 C* o7 o9 E  v: i
11.     Rectangle_ctor(&r2, -1, 3, 5, 8);
    6 w6 K/ S: W# e) K
12. 
    ; ~, b# ^' a, g$ L/ y8 [! z6 d& y
13.     printf("Rect r1(x=%d,y=%d,width=%d,height=%d)\n",
    
14.            Shape_getX(&r1.super), Shape_getY(&r1.super),
    ( d. t  v9 d4 R* c9 {$ o6 n/ k$ J
15.            r1.width, r1.height);
    0 y7 j+ [- ]2 X# ?3 W7 O( I: W
16.     printf("Rect r2(x=%d,y=%d,width=%d,height=%d)\n",
    ( l9 J- a; D5 ]- U& i* |! P. Y
17.            Shape_getX(&r2.super), Shape_getY(&r2.super),
    7 T5 z$ r4 n& p* J/ E: A
18.            r2.width, r2.height);
    ( a6 l9 I1 Z/ ]! w, M4 x. ?
19. 
    
20.     // 注意，这里有两种方式，一是强转类型，二是直接使用成员地址
    
21.     Shape_moveBy((Shape *)&r1, -2, 3);
    
22.     Shape_moveBy(&r2.super, 2, -1);
    
23. 
    
24.     printf("Rect r1(x=%d,y=%d,width=%d,height=%d)\n",
    4 R' m; l! g, ?
25.            Shape_getX(&r1.super), Shape_getY(&r1.super),
    
26.            r1.width, r1.height);
    . p5 \4 W' k. ~8 S% ?
27.     printf("Rect r2(x=%d,y=%d,width=%d,height=%d)\n",
    
28.            Shape_getX(&r2.super), Shape_getY(&r2.super),
    ' @# ~, U. m* r: h- Z5 ^* c- j
29.            r2.width, r2.height);
    $ z* u) p2 O1 Y5 P) y" u9 w) I
30. 
    7 M$ C2 T: N7 s
31.     return 0;
    
32. }

复制代码

% U/ u6 `$ S/ S9 a9 ~

输出结果：
& V9 U6 W& M4 c4 b0 T

1. 
   7 w2 P$ s' l7 p
2. Rect r1(x=0,y=2,width=10,height=15)
   
3. Rect r2(x=-1,y=3,width=5,height=8)
   
4. Rect r1(x=-2,y=5,width=10,height=15)
   8 U8 l* {6 }! x- L" B- `+ I) t
5. Rect r2(x=1,y=2,width=5,height=8)

复制代码

5

多态

C++ 语言实现多态就是使用虚函数。在 C 语言里面，也可以实现多态。
现在，我们又要增加一个圆形，并且在 Shape 要扩展功能，我们要增加 area() 和 draw() 函数。但是 Shape 相当于抽象类，不知道怎么去计算自己的面积，更不知道怎么去画出来自己。而且，矩形和圆形的面积计算方式和几何图像也是不一样的。
下面让我们重新声明一下 Shape 类：

1. 
   
2. #ifndef SHAPE_H
   5 @2 k8 V# B$ p. r* o, O7 _
3. #define SHAPE_H
   
4. 
   5 b) p/ r% _5 T) E( M
5. #include <stdint.h>
   
6. 
   
7. struct ShapeVtbl;
   
8. // Shape 的属性
   
9. typedef struct {
   8 w( ]4 }" a8 g6 g4 S6 z
10.     struct ShapeVtbl const *vptr;
    * y" Z$ ]7 D% z, a/ B( c
11.     int16_t x;
    ) S7 U$ m& t/ U% h& h
12.     int16_t y;
    
13. } Shape;
    
14. 
    
15. // Shape 的虚表
    
16. struct ShapeVtbl {
    
17.     uint32_t (*area)(Shape const * const me);
    ( G9 w6 u6 q% Q7 p/ n; a4 h
18.     void (*draw)(Shape const * const me);
    6 f0 N0 A( ?; {" [; r
19. };
    
20. 
    / C% U$ [2 z! ]. k, p
21. // Shape 的操作函数，接口函数
    ' }: m" E" X* d
22. void Shape_ctor(Shape * const me, int16_t x, int16_t y);
    
23. void Shape_moveBy(Shape * const me, int16_t dx, int16_t dy);
    : F7 g- }0 J+ {/ F& y4 S& c  R& e
24. int16_t Shape_getX(Shape const * const me);
    
25. int16_t Shape_getY(Shape const * const me);
    
26. 
    % b, H. l" u( o2 D/ S9 o
27. static inline uint32_t Shape_area(Shape const * const me)
    
28. {
    
29.     return (*me->vptr->area)(me);
    
30. }
    6 E' r9 S, ?! x8 T9 ^
31. 
    
32. static inline void Shape_draw(Shape const * const me)
    5 r) f# x9 D$ ?' z% H5 z, ]
33. {
    ' \; v1 H) _1 D* |& Y9 o, g/ j
34.     (*me->vptr->draw)(me);
    - c; B# G# L) C
35. }
    . }  l' E) ?% T" ^: N
36. 
    & h$ @) k) Y) h2 `  N7 R
37. 
    
38. Shape const *largestShape(Shape const *shapes[], uint32_t nShapes);
    
39. void drawAllShapes(Shape const *shapes[], uint32_t nShapes);
    : E3 Y8 `% h$ C8 ], Y+ f
40. 
    
41. #endif /* SHAPE_H */

复制代码

看下加上虚函数之后的类关系图：

; n9 ?+ p( Y+ V8 O$ F( ~% M

5.1 虚表和虚指针虚表（Virtual Table）是这个类所有虚函数的函数指针的集合。
4 I; a9 u6 y9 w! C; x, S7 J虚指针（Virtual Pointer）是一个指向虚表的指针。这个虚指针必须存在于每个对象实例中，会被所有子类继承。
8 D; J+ A& U; G. E" J) F在《Inside The C++ Object Model》的第一章内容中，有这些介绍。
5.2 在构造函数中设置vptr在每一个对象实例中，vptr 必须被初始化指向其 vtbl。最好的初始化位置就是在类的构造函数中。事实上，在构造函数中，C++ 编译器隐式的创建了一个初始化的vptr。在 C 语言里面， 我们必须显示的初始化vptr。
下面就展示一下，在 Shape 的构造函数里面，如何去初始化这个 vptr。

1. 
   
2. #include "shape.h"
   
3. #include <assert.h>
   ' z5 k3 `* ^7 \% I
4. 
   
5. // Shape 的虚函数
   5 E, r9 B" X  J* e
6. static uint32_t Shape_area_(Shape const * const me);
   
7. static void Shape_draw_(Shape const * const me);
   ( p, P  r  h( @
8. 
   " p% x. A* _) x6 ^" l: f
9. // 构造函数
   4 ^) Z3 g" f" d: T: ?5 u
10. void Shape_ctor(Shape * const me, int16_t x, int16_t y)
    
11. {
    5 j5 r& v3 r. B2 K5 ]
12.     // Shape 类的虚表
    3 a. s( [# V% `8 ^0 Y
13.     static struct ShapeVtbl const vtbl =
    
14.     {
    
15.        &Shape_area_,
      E, L2 V2 M0 h& e, ?% [: ~
16.        &Shape_draw_
    
17.     };
    
18.     me->vptr = &vtbl;
    , f0 s) Z" r; m' L$ s/ W
19.     me->x = x;
    
20.     me->y = y;
    
21. }
    
22. 
    
23. 
    0 W7 U& G. i: v4 m: m# G
24. void Shape_moveBy(Shape * const me, int16_t dx, int16_t dy)
    / i! Q" _) S9 g) k% ?' Z! p; t
25. {
    - `- `7 _, s( |
26.     me->x += dx;
    
27.     me->y += dy;
    
28. }
    
29. 
    - A9 X2 u* D- C" `5 b6 a0 k
30. 
    7 h; s! U4 P$ |. P
31. int16_t Shape_getX(Shape const * const me)
    # ^7 y$ N3 W6 I3 N/ T
32. {
    
33.     return me->x;
    : K" U+ @" _1 v. V- V
34. }
    
35. int16_t Shape_getY(Shape const * const me)
    
36. {
    
37.     return me->y;
    
38. }
    
39. 
    
40. // Shape 类的虚函数实现
    
41. static uint32_t Shape_area_(Shape const * const me)
    
42. {
    
43.     assert(0); // 类似纯虚函数
    
44.     return 0U; // 避免警告
    
45. }
    - ^; w. e1 B+ ~3 s, ~( e9 Y  V
46. 
    ; x+ A+ o, K# Z/ W
47. static void Shape_draw_(Shape const * const me)
    2 k8 [. p! i. R6 G% G
48. {
    6 I3 ~4 p* F0 g  Z) u
49.     assert(0); // 纯虚函数不能被调用
    
50. }
    3 c5 a5 _! B1 B' E5 N
51. 
    8 N0 {: p, V3 e8 _0 u* S
52. 
    
53. Shape const *largestShape(Shape const *shapes[], uint32_t nShapes)
    
54. {
      f& K1 p! H" D9 J, g0 X
55.     Shape const *s = (Shape *)0;
    
56.     uint32_t max = 0U;
    
57.     uint32_t i;
    
58.     for (i = 0U; i < nShapes; ++i)
    ! m( y. r7 @1 G; Q) Q- M
59.     {
    ) K1 s9 L8 A5 i
60.         uint32_t area = Shape_area(shapes[i]);// 虚函数调用
    
61.         if (area > max)
    ( e2 Q) f; T2 Y' l/ F
62.         {
    2 \( C# u; `  J8 m% v, l
63.             max = area;
    7 s' @8 A: L8 B8 e: x
64.             s = shapes[i];
    ' [+ @5 w5 o6 D* }0 ~6 n
65.         }
    0 T, y) I$ N6 `( D+ o
66.     }
    1 E+ \& a6 _! B8 G
67.     return s;
    0 W9 j! X5 G5 }2 G  {, T5 g
68. }
    
69. 
    ( u% ]& r) V  ^9 Y, {
70. 
    
71. void drawAllShapes(Shape const *shapes[], uint32_t nShapes)
    
72. {
    ' l& G0 A$ n9 b3 ^$ Z
73.     uint32_t i;
    
74.     for (i = 0U; i < nShapes; ++i)
    # W% ^' _) I$ `& V" s
75.     {
    
76.         Shape_draw(shapes[i]); // 虚函数调用
    ! Y9 r/ D3 @8 M0 ?
77.     }
    * {" m0 [9 [) l' z" f
78. }

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1 `; ?8 K5 }; O. q5.3 继承 vtbl 和 重载 vptr

上面已经提到过，基类包含 vptr，子类会自动继承。但是，vptr 需要被子类的虚表重新赋值。并且，这也必须发生在子类的构造函数中。下面是 Rectangle 的构造函数。

1. 
   
2. #include "rect.h"  
   3 k- {" ]" ~# m* @
3. #include <stdio.h>
   
4. 
   ' K9 B+ P( Z3 U
5. // Rectangle 虚函数
   2 w" t) @! G3 p4 {
6. static uint32_t Rectangle_area_(Shape const * const me);
   # V  w' C* a7 s
7. static void Rectangle_draw_(Shape const * const me);
   
8. 
   ; m  N; Y' d* n. R6 T+ X& Y* A
9. // 构造函数
   , o9 j, l! P1 C; k$ T; P! G0 S
10. void Rectangle_ctor(Rectangle * const me, int16_t x, int16_t y,
    
11.                     uint16_t width, uint16_t height)
    # ?5 S% g& p  r- j0 L1 X8 P: N5 d
12. {
    
13.     static struct ShapeVtbl const vtbl =
    : A( g. [9 \& g) H
14.     {
      c0 F: H: i& _" l: A) t
15.         &Rectangle_area_,
    % @; t) L9 T/ H' i3 r0 X
16.         &Rectangle_draw_
    
17.     };
    / v; R' W( {/ v3 R! k& ~! S& Y
18.     Shape_ctor(&me->super, x, y); // 调用基类的构造函数
    
19.     me->super.vptr = &vtbl;           // 重载 vptr
    ' |, M9 \3 }. M3 q! H, m
20.     me->width = width;
    
21.     me->height = height;
    
22. }
    - y; w8 e2 I3 C1 Y7 O
23. 
    - K/ w# Q( N( }* x& f/ l& j
24. // Rectangle's 虚函数实现
    
25. static uint32_t Rectangle_area_(Shape const * const me)
    
26. {
    
27.     Rectangle const * const me_ = (Rectangle const *)me; //显示的转换
    0 O* |# ~  W0 S8 O3 w( P4 g$ }
28.     return (uint32_t)me_->width * (uint32_t)me_->height;
    9 @, ^/ B; C! U+ c) i/ J( L$ |
29. }
    
30. 
    ) ]$ f: _! A, i/ x- C3 e  ^
31. static void Rectangle_draw_(Shape const * const me)
    
32. {
    $ _5 J# s: K& D9 z( m* I- O1 l. c
33.     Rectangle const * const me_ = (Rectangle const *)me; //显示的转换
    $ N8 v& B, N+ ?9 @6 |. A* `0 `- e0 T
34.     printf("Rectangle_draw_(x=%d,y=%d,width=%d,height=%d)\n",
    
35.            Shape_getX(me), Shape_getY(me), me_->width, me_->height);
    ' Y/ ]) ]0 B3 z6 N( {
36. }

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! D- P% V7 N, K' u3 \% b, _

5.4 虚函数调用

有了前面虚表（Virtual Tables）和虚指针（Virtual Pointers）的基础实现，虚拟调用（后期绑定）就可以用下面代码实现了。

1. 
   
2. uint32_t Shape_area(Shape const * const me)
   - D' S& i  C( b
3. {
   ' |2 R+ p, s. e" J* K+ J7 G5 Z6 f
4.     return (*me->vptr->area)(me);
   
5. }

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这个函数可以放到.c文件里面，但是会带来一个缺点就是每个虚拟调用都有额外的调用开销。为了避免这个缺点，如果编译器支持内联函数（C99）。我们可以把定义放到头文件里面，类似下面：

1. 
   
2. static inline uint32_t Shape_area(Shape const * const me)
   
3. {
   
4.     return (*me->vptr->area)(me);
   0 Y; k8 |1 N0 z
5. }

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如果是老一点的编译器（C89），我们可以用宏函数来实现，类似下面这样：

• #define Shape_area(me_) ((*(me_)->vptr->area)((me_)))
  # f. N$ y8 E4 k; k6 ~

看一下例子中的调用机制：
5.5 main.c

1. 
   / W0 _" T( V( d
2. #include "rect.h"  
   / m. e" b  T  A- ]
3. #include "circle.h"
   ) c, @( f$ V1 l
4. #include <stdio.h>
   0 B" i5 y" h  ]3 ^1 [4 _6 H
5. 
   
6. int main()
   
7. {
   4 k) g) t2 V. N9 k( U1 B2 Q
8.     Rectangle r1, r2;
   
9.     Circle    c1, c2;
   / L  f* P. f* q$ f5 A  r
10.     Shape const *shapes[] =
    
11.     {
    6 U# w4 Q  V" [
12.         &c1.super,
    0 ~( B# N2 m! p& ?/ T3 q0 g( I; l
13.         &r2.super,
    
14.         &c2.super,
    
15.         &r1.super
    6 O9 C2 v" e1 F8 V( f8 K
16.     };
      u, H  o( i4 }
17.     Shape const *s;
    % B% e% D8 m/ W- [7 |
18. 
    
19.     // 实例化矩形对象
    
20.     Rectangle_ctor(&r1, 0, 2, 10, 15);
    
21.     Rectangle_ctor(&r2, -1, 3, 5, 8);
    : f( ^8 |0 {# h  t; f; L  d  L, m
22. 
    2 L; {# A+ z+ n+ Q4 ^
23.     // 实例化圆形对象
    + ~0 L8 f+ C9 I- n4 U& s5 o
24.     Circle_ctor(&c1, 1, -2, 12);
    ! Z& r1 q5 X$ f  G
25.     Circle_ctor(&c2, 1, -3, 6);
    
26. 
    
27.     s = largestShape(shapes, sizeof(shapes)/sizeof(shapes[0]));
    
28.     printf("largetsShape s(x=%d,y=%d)\n", Shape_getX(s), Shape_getY(s));
    $ G8 u5 N9 P8 |$ W5 W
29. 
    ) t4 }+ v" K2 ?  J( J. P5 S; W$ |
30.     drawAllShapes(shapes, sizeof(shapes)/sizeof(shapes[0]));
    
31. 
    
32.     return 0;
    
33. }

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输出结果：

1. 
   
2. largetsShape s(x=1,y=-2)
   6 H  [) }% ^+ G4 V
3. Circle_draw_(x=1,y=-2,rad=12)
   
4. Rectangle_draw_(x=-1,y=3,width=5,height=8)
   / \: I% N- h7 N5 c+ L) B. _; m
5. Circle_draw_(x=1,y=-3,rad=6)
   ) i5 @. t: N2 @, H
6. Rectangle_draw_(x=0,y=2,width=10,height=15)

复制代码

/ w+ D2 m9 Y- j7 M; ]

6

总结

还是那句话，面向对象编程是一种方法，并不局限于某一种编程语言。用 C 语言实现封装、单继承，理解和实现起来比较简单，多态反而会稍微复杂一点，如果打算广泛的使用多态，还是推荐转到 C++ 语言上，毕竟这层复杂性被这个语言给封装了，你只需要简单的使用就行了。但并不代表，C 语言实现不了多态这个特性。