C语言对象编程第三弹：多态

时间：2020-08-03 10:40:39

关键字： C语言编程

[导读]点击上方「嵌入式大杂烩」，选择「置顶公众号」第一时间查看编程笔记！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。

点击上方「嵌入式大杂烩」，选择「置顶公众号」第一时间查看编程笔记！

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）：

左右滑动查看全部代码>>>

#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Rectangle
class 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Triangle
class 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（图片截图自百度百科）：

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

左右滑动查看全部代码>>>

/* 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*)&triangle;
 shape->ops.area();
 
 return 0;
}