深度揭秘width(width在c语言中)

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

 

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封装：封装就是把数据和方法打包到一个类里面其实C语言编程者应该都已经接触过了，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#ifndef SHAPE_H

#define SHAPE_H#include // Shape 的属性typedef struct {    int16_t x;     int16_t y; } Shape;// Shape 的操作函数，接口函数

void Shape_ctor(Shape * const me, int16_t x, int16_t y);void Shape_moveBy(Shape * const me, int16_t dx, int16_t dy);

int16_t Shape_getX(Shape const * const me);int16_t Shape_getY(Shape const * const me);#endif /* SHAPE_H */

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#include "shape.h"// 构造函数

void Shape_ctor(Shape * const me, int16_t x, int16_t y){    me->x = x;    me->y = y;}void Shape_moveBy(Shape * const me, int16_t dx, int16_t dy) 

{    me->x += dx;    me->y += dy;}// 获取属性值函数int16_t Shape_getX(Shape const * const me) {return me->x;

}int16_t Shape_getY(Shape const * const me) {return me->y;}再看下 main.c：#include "shape.h"  /* Shape class interface */

#include   /* for printf() */int main() {    Shape s1, s2; /* multiple instances of Shape */

    Shape_ctor(&s1, 0, 1);    Shape_ctor(&s2, -1, 2);printf("Shape s1(x=%d,y=%d)\n", Shape_getX(&s1), Shape_getY(&s1));

printf("Shape s2(x=%d,y=%d)\n", Shape_getX(&s2), Shape_getY(&s2));    Shape_moveBy(&s1, 2, -4);    Shape_moveBy(&s2, 1, -2);

printf("Shape s1(x=%d,y=%d)\n", Shape_getX(&s1), Shape_getY(&s1));printf("Shape s2(x=%d,y=%d)\n", Shape_getX(&s2), Shape_getY(&s2));

return 0;}编译之后，看看执行结果：Shape s1(x=0,y=1)Shape s2(x=-1,y=2)Shape s1(x=2,y=-3)Shape s2(x=0,y=0)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继承：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 中下面是 Rectangle 的声明与定义：。

#ifndef RECT_H#define RECT_H#include "shape.h" // 基类接口// 矩形的属性typedef struct {    Shape super; // 继承 Shape

    // 自己的属性    uint16_t width;    uint16_t height;} Rectangle;// 构造函数void Rectangle_ctor(Rectangle * const me, int16_t x, int16_t y,

                    uint16_t width, uint16_t height);#endif /* RECT_H */#include "rect.h"// 构造函数void Rectangle_ctor(Rectangle * const me, int16_t x, int16_t y,

                    uint16_t width, uint16_t height){    /* first call superclass’ ctor */    Shape_ctor(&me->super, x, y);

    /* next, you initialize the attributes added by this subclass... */    me->width = width;    me->height = height;

}我们来看一下 Rectangle 的继承关系和内存布局：

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！#include "rect.h"  #include  int main() {    Rectangle r1, r2;    // 实例化对象

    Rectangle_ctor(&r1, 0, 2, 10, 15);    Rectangle_ctor(&r2, -1, 3, 5, 8);printf("Rect r1(x=%d,y=%d,width=%d,height=%d)\n"

,           Shape_getX(&r1.super), Shape_getY(&r1.super),           r1.width, r1.height);printf("Rect r2(x=%d,y=%d,width=%d,height=%d)\n"

,           Shape_getX(&r2.super), Shape_getY(&r2.super),           r2.width, r2.height);    // 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

    Shape_moveBy((Shape *)&r1, -2, 3);    Shape_moveBy(&r2.super, 2, -1);printf("Rect r1(x=%d,y=%d,width=%d,height=%d)\n"

,           Shape_getX(&r1.super), Shape_getY(&r1.super),           r1.width, r1.height);printf("Rect r2(x=%d,y=%d,width=%d,height=%d)\n"

,           Shape_getX(&r2.super), Shape_getY(&r2.super),           r2.width, r2.height);return 0;}输出结果：

Rect r1(x=0,y=2,width=10,height=15)Rect r2(x=-1,y=3,width=5,height=8)Rect r1(x=-2,y=5,width=10,height=15)

Rect r2(x=1,y=2,width=5,height=8)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：#ifndef SHAPE_H

#define SHAPE_H#include struct ShapeVtbl;// Shape 的属性typedef struct {    struct ShapeVtbl const *vptr;

    int16_t x;     int16_t y; } Shape;// Shape 的虚表struct ShapeVtbl {    uint32_t (*area)(Shape const * const me);

    void (*draw)(Shape const * const me);};// Shape 的操作函数，接口函数void Shape_ctor(Shape * const me, int16_t x, int16_t y);

void Shape_moveBy(Shape * const me, int16_t dx, int16_t dy);int16_t Shape_getX(Shape const * const me);

int16_t Shape_getY(Shape const * const me);static inline uint32_t Shape_area(Shape const * const me) 

{return (*me->vptr->area)(me);}static inline void Shape_draw(Shape const * const me){    (*me->vptr->draw)(me);

}Shape const *largestShape(Shape const *shapes[], uint32_t nShapes);void drawAllShapes(Shape const *shapes[], uint32_t nShapes);

#endif /* SHAPE_H */看下加上虚函数之后的类关系图：

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#include "shape.h"#include // Shape 的虚函数static uint32_t Shape_area_(Shape const * const me);。

static void Shape_draw_(Shape const * const me);// 构造函数void Shape_ctor(Shape * const me, int16_t x, int16_t y) 

{    // Shape 类的虚表    static struct ShapeVtbl const vtbl =     {        &Shape_area_,       &Shape_draw_

    };    me->vptr = &vtbl;     me->x = x;    me->y = y;}void Shape_moveBy(Shape * const me, int16_t dx, int16_t dy)

{    me->x += dx;    me->y += dy;}int16_t Shape_getX(Shape const * const me) {return me->x;}int16_t Shape_getY(Shape const * const me) 

{return me->y;}// Shape 类的虚函数实现static uint32_t Shape_area_(Shape const * const me) {    assert(0); // 类似纯虚函数

return 0U; // 避免警告}static void Shape_draw_(Shape const * const me) {    assert(0); // 纯虚函数不能被调用}Shape const *largestShape(Shape const *shapes[], uint32_t nShapes) 

{    Shape const *s = (Shape *)0;    uint32_t max = 0U;    uint32_t i;for (i = 0U; i < nShapes; ++i) 

    {        uint32_t area = Shape_area(shapes[i]);// 虚函数调用if (area > max)         {            max = area;

            s = shapes[i];        }    }return s;}void drawAllShapes(Shape const *shapes[], uint32_t nShapes) 

{    uint32_t i;for (i = 0U; i < nShapes; ++i)     {        Shape_draw(shapes[i]); // 虚函数调用    }}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#include "rect.h"  。

#include  // Rectangle 虚函数static uint32_t Rectangle_area_(Shape const * const me);static void Rectangle_draw_(Shape const * const me);

// 构造函数void Rectangle_ctor(Rectangle * const me, int16_t x, int16_t y,                    uint16_t width, uint16_t height)

{    static struct ShapeVtbl const vtbl =     {        &Rectangle_area_,        &Rectangle_draw_    };

    Shape_ctor(&me->super, x, y); // 调用基类的构造函数    me->super.vptr = &vtbl;           // 重载 vptr    me->width = width;

    me->height = height;}// Rectangles 虚函数实现static uint32_t Rectangle_area_(Shape const * const me) {

    Rectangle const * const me_ = (Rectangle const *)me; //显示的转换    return (uint32_t)me_->width * (uint32_t)me_->height;

}static void Rectangle_draw_(Shape const * const me) {    Rectangle const * const me_ = (Rectangle const *)me; //显示的转换

    printf("Rectangle_draw_(x=%d,y=%d,width=%d,height=%d)\n",           Shape_getX(me), Shape_getY(me), me_->width, me_->height);

}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uint32_t Shape_area(Shape const * const me)。

{return (*me->vptr->area)(me);}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：。

static inline uint32_t Shape_area(Shape const * const me) {return (*me->vptr->area)(me);}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_)))看一下例子中的调用机制：

#include "rect.h"  #include "circle.h" #include  int main() {    Rectangle r1, r2;     Circle    c1, c2; 

    Shape const *shapes[] =     {         &c1.super,        &r2.super,        &c2.super,        &r1.super

    };    Shape const *s;    // 实例化矩形对象    Rectangle_ctor(&r1, 0, 2, 10, 15);    Rectangle_ctor(&r2, -1, 3, 5, 8);

    // 实例化圆形对象    Circle_ctor(&c1, 1, -2, 12);    Circle_ctor(&c2, 1, -3, 6);    s = largestShape(shapes, sizeof(shapes)/sizeof(shapes[0]));

printf("largetsShape s(x=%d,y=%d)\n", Shape_getX(s), Shape_getY(s));    drawAllShapes(shapes, sizeof(shapes)/sizeof(shapes[0]));

return 0;}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文章参考：https://blog.csdn.net/onlyshi/article/details/81672279