第詳解C語(yǔ)言面向?qū)ο缶幊讨械姆庋b目錄前言一、面向?qū)ο蠡靖拍钍裁词菍?duì)象？對(duì)象與類面向?qū)ο蟮木幊谭绞蕉?、C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)面向?qū)ο竺嫦驅(qū)ο蟮娜筇卣髅嫦驅(qū)ο笾庋b簡(jiǎn)介代碼實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)版代碼實(shí)現(xiàn)-進(jìn)階版總結(jié)

前言

面向?qū)ο笫且环N思維方式，基本上用什么語(yǔ)言都是可以實(shí)現(xiàn)的。C語(yǔ)言的編程方式一般是面向過程的，但是也是可以實(shí)現(xiàn)面向?qū)ο蟮?。?duì)象是什么？什么又是面向?qū)ο螅棵嫦驅(qū)ο蟮娜筇匦杂衷趺磳?shí)現(xiàn)，且聽我細(xì)細(xì)道來。

一、面向?qū)ο蠡靖拍?/p>

什么是對(duì)象？

此對(duì)象非彼對(duì)象，雖然有時(shí)候此對(duì)象又可以是你腦袋中的對(duì)象，那讓我們從我們誤解的對(duì)象開始了解吧，雖然我沒有，但是用一下自己的直男思維，想想一個(gè)對(duì)象也是可以滴。那我就進(jìn)入一下我這個(gè)直男腦袋中的對(duì)象吧！我有一個(gè)對(duì)象，這個(gè)對(duì)象呢，膚白貌美大長(zhǎng)腿。用詩(shī)中的話就是皓腕凝霜雪，壚邊人似月，美麗的江南女子，誰(shuí)不喜歡呢。既然是想象，對(duì)象不只是僅僅是膚白貌美大長(zhǎng)腿，還得愛你，在你寂寞的時(shí)候能陪你，在你難過時(shí)能在你身邊，在你打游戲的時(shí)候不會(huì)無理取鬧。這樣的對(duì)象多好哇，簡(jiǎn)直就是夢(mèng)中情人，可惜只存在想想中（嘆氣）。

通過上面的例子，想象中的對(duì)象，它具有了對(duì)象的特征，是不算非常符合人類的特性，易懂。那讓我們從上面的例子提取出來對(duì)象的普遍特征。

特征一：屬性

讓我們回到我想象中的對(duì)象，對(duì)象是怎樣的，皓腕凝霜雪，壚邊人似月，這個(gè)是對(duì)象的屬性，也就是樣子。當(dāng)然屬性不只是樣子啦，你可以添加更多的屬性，比如聲音好聽，年齡20歲等等。

特征二：行為

對(duì)象具有的動(dòng)作就是行為。在上面的例子就是，對(duì)象非常愛你，難過的時(shí)候能陪你，寂寞的時(shí)候也能陪你等等，就是這個(gè)對(duì)象具有的動(dòng)作，對(duì)象能干什么。

對(duì)象與類

我們知道了對(duì)象是什么，但是你有沒有發(fā)現(xiàn)這個(gè)對(duì)象是很廣泛的，也就是我想象中的對(duì)象不知有一個(gè)，符合我想象中對(duì)象的特征可以多個(gè)，也就是我可以想象又很多個(gè)對(duì)象。我可以想象有后宮佳麗三千人，這三個(gè)都符合我對(duì)象的特征。這些特征就是類，也就是符合我想象的人不只是只有一個(gè)，可以有多個(gè)，只要這個(gè)人符合我想象的特征，她就是在這個(gè)類下面的。

那么類與對(duì)象的關(guān)系又是怎樣的？對(duì)象就是符合這個(gè)類的特例，怎么理解呢？

在我的想象中，符合大美女的屬性有很多，但是我不知道具體是誰(shuí)，但是有一天我在動(dòng)漫中看見了這個(gè)人，她叫小A。小A就是在大美女類下面的一個(gè)對(duì)象。又有一天，我又碰到一個(gè)人，也符合我定義的大美女，這個(gè)對(duì)象，她叫小B。小A和小B都是符合定義的，也就是在這個(gè)類下面的，而小A和小B是一個(gè)特例，也就是這個(gè)類下面的人，是獨(dú)一無二的。

面向?qū)ο蟮木幊谭绞?/p>

老生常談，先簡(jiǎn)單看看面向過程的編程方式是怎樣的？設(shè)想一個(gè)場(chǎng)景，刺激點(diǎn)的。有一天杰哥想你了，打算和你回家一起打電動(dòng)，那他該怎么做才能邀請(qǐng)到你回家一起打電動(dòng)？

面向過程的解決方式：簡(jiǎn)單點(diǎn)的方式簡(jiǎn)化一下

1：他首先西裝革履，打扮的人模狗樣，看起來十分帥氣，小姐姐看了表示很贊

2：打車到你家

3：盛情邀約

面向?qū)ο蟮慕鉀Q方式又是怎樣的呢：我們看他邀請(qǐng)你涉及幾個(gè)對(duì)象，打車對(duì)象，邀請(qǐng)對(duì)象，打電動(dòng)對(duì)象，回家對(duì)象。那對(duì)象是怎么做的呢？那讓我們看一下執(zhí)行順序：杰哥首先調(diào)用了打扮的對(duì)象進(jìn)行了打扮，然后調(diào)用打車對(duì)象去了你家。到了你家后調(diào)用了邀請(qǐng)對(duì)象的行為發(fā)出了邀請(qǐng)，然后你調(diào)用了邀請(qǐng)對(duì)象的行為拒絕了杰哥，杰哥調(diào)用了情緒的對(duì)象的行為，發(fā)出了很難過的感覺。

打扮對(duì)象：

行為：打扮

打車對(duì)象：

屬性：打車人屬性：打車地點(diǎn)行為：上車

邀請(qǐng)對(duì)象：

屬性：邀請(qǐng)人屬性：邀請(qǐng)結(jié)果行為1：接受行為2：拒絕行為3：發(fā)出邀請(qǐng)

回家對(duì)象：

屬性：回家的路屬性：回家的時(shí)間行為：回家

情緒：

屬性：程度行為1：傷心行為2：難過行為3：非常難過

通過上面的例子，大概了解到了與面向過程的區(qū)別了，面向?qū)ο蟮木幊谭绞降膯卧菍?duì)象，做了什么事情也是以對(duì)象執(zhí)行動(dòng)作。對(duì)象可以被很多對(duì)象調(diào)用，杰哥可以調(diào)用邀請(qǐng)對(duì)象中的邀請(qǐng)行為，你也可以調(diào)用邀請(qǐng)對(duì)象發(fā)出拒絕邀請(qǐng)的動(dòng)作。對(duì)象的屬性是怎樣的，怎樣定義是靈活的。

看到上面的例子：面向?qū)ο蟮木幊谭绞?面向過程+面向?qū)ο?。?duì)象將某一些行為高度封裝，然后由指揮官也就是我們自己按照自己的想法按照某個(gè)順序調(diào)用（面向過程），在過程中，對(duì)象之間會(huì)進(jìn)行一定的數(shù)據(jù)交互與一定的對(duì)象之間的行為調(diào)用。

再舉個(gè)例子：實(shí)現(xiàn)一個(gè)循跡小車

構(gòu)建對(duì)象：傳感器控制器小車

小車對(duì)象：

屬性：當(dāng)前偏移值行為：前進(jìn)，后退，左轉(zhuǎn)，右轉(zhuǎn)

控制器：

屬性：輸入值，輸出值行為：計(jì)算控制值

傳感器：

屬性：傳感器測(cè)量值傳感器數(shù)量傳感器行為：測(cè)量

//偽代碼

voidFollow_mark(void)

調(diào)用傳感器對(duì)象進(jìn)行測(cè)量，將測(cè)量值保存到器測(cè)量值

調(diào)用控制器對(duì)象，將傳感器測(cè)量值作為輸入?yún)?shù)，計(jì)算得到結(jié)果進(jìn)行保存

調(diào)用小車對(duì)象，根據(jù)控制傳入的控制值，計(jì)算當(dāng)前偏移量，然后根據(jù)偏移量調(diào)用左轉(zhuǎn)/右轉(zhuǎn)行為

二、C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)面向?qū)ο?/p>

面向?qū)ο蟮娜筇卣?/p>

了解了面向?qū)ο蟮乃枷?，思想是最重要的，特征是次要的。面向?qū)ο缶哂腥筇卣?，我們或多或少都可以?shí)現(xiàn)，java，python，C++都有，但是C也是可以實(shí)現(xiàn)的，只是會(huì)比較麻煩，三大特征分別是封裝，繼承，多態(tài)。這三大特征能夠幫助實(shí)現(xiàn)面向?qū)ο蟮木幊蹋沟妹嫦驅(qū)ο笞兊酶鼉?yōu)雅。我們先了解三大特征之三大特征之封裝。

面向?qū)ο笾庋b

簡(jiǎn)介

封裝就是將對(duì)象的特征進(jìn)行封裝，使之對(duì)象的屬性和行為只能通過對(duì)象進(jìn)行訪問。在上面的例子中，邀請(qǐng)的對(duì)象，它的屬性與行為是被封裝好的，我們只能調(diào)用邀請(qǐng)這個(gè)對(duì)象才能調(diào)用邀請(qǐng)對(duì)象的行為。

優(yōu)勢(shì)：

1、隱藏內(nèi)部細(xì)節(jié)，類似函數(shù)，只需要調(diào)用這個(gè)邀請(qǐng)對(duì)象的行為發(fā)出邀請(qǐng)，而不需要知道里面的底層實(shí)現(xiàn)

2、更安全，復(fù)用性更好。對(duì)象的值都是被封裝好的，隱藏掉的，一般是程序員只會(huì)提供相應(yīng)的接口來訪問，不能直接修改。復(fù)用性，從上面的例子，誰(shuí)都可以調(diào)用對(duì)象的行為。

代碼實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)版

基礎(chǔ)版不涉及函數(shù)指針與函數(shù)表，先學(xué)習(xí)這個(gè)基礎(chǔ)版的，理解好面向?qū)ο蟮淖詈?jiǎn)單的封裝的實(shí)現(xiàn)。

在實(shí)現(xiàn)前我們先想一想C到底有什么結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)封裝屬性，各種屬性。這個(gè)很簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)體嘛，能放各種類型的屬性。

行為又怎么體現(xiàn)呢，可以實(shí)現(xiàn)各種行為，函數(shù)嘛。后面的多態(tài)會(huì)涉及函數(shù)指針，使用函數(shù)指針可以實(shí)現(xiàn)多態(tài)，這都是后面的事情，后面的文章會(huì)有簡(jiǎn)介。

那讓我們做一個(gè)PID控制器的對(duì)象吧，如果不懂的小伙伴也沒關(guān)系，這個(gè)只是控制器，有輸入，輸出，調(diào)試參數(shù)，了解這些就行了。具體實(shí)現(xiàn)過程，內(nèi)部細(xì)節(jié)不懂也沒關(guān)系，這個(gè)不重要，我代碼會(huì)標(biāo)出來的。

那我們直接閱讀代碼，進(jìn)入困難模式：代碼會(huì)有比較詳細(xì)的注釋，很容易看懂！

//開始構(gòu)造對(duì)象，既然是控制器，對(duì)象必須具有輸入，輸出，調(diào)試參數(shù)

//屬性就是：參數(shù)值，輸入值，輸出值

//行為就是：設(shè)置參數(shù)，查看參數(shù)，根據(jù)輸入計(jì)算輸出，構(gòu)造對(duì)象，刪除對(duì)象

//屬性：用結(jié)構(gòu)體實(shí)現(xiàn)

#include"stdio.h"

#includestring.h

#includestdlib.h

//控制器對(duì)象

//控制器對(duì)象屬性

typedefstruct

intinput;/*控制器輸入*/

intouput;/*控制器輸出*/

intP_parameter,I_parameter,D_parameter;/*控制調(diào)試參數(shù)*/

intSum_error;/*總偏差，位置式PID積分相關(guān)的參數(shù)*/

intLast_error;/*上次偏差，位置式PID積分相關(guān)的參數(shù)*/

}controller;

//構(gòu)造對(duì)象,初始化

controller*Ctor_controller(void)

controller*temp;

temp=(controller*)malloc(sizeof(controller));

//清零

memset(temp,0,sizeof(controller));

returntemp;

//刪除對(duì)象

voidDel_ontroller(controller*constMe)

if(Me!=NULL)free(Me);

//設(shè)置控制器參數(shù)

voidWrite_controller(controller*constMe,intP,intI,intD)

Me-P_parameter=P;

Me-I_parameter=I;

Me-D_parameter=D;

//讀取控制器參數(shù)的值

controllerRead_controller(constcontroller*constMe,intP,intI,intD)

return(*Me);

//計(jì)算控制器輸出,細(xì)節(jié)看不懂沒關(guān)系，只需要知道傳入的是偏差，就會(huì)有輸出一個(gè)計(jì)算結(jié)果就行，這個(gè)結(jié)果能夠幫助控制

//至于偏差怎么定義什么時(shí)候需要用到PID控制器就知道了

intOut_controller(controller*constMe,intinput)

floatiIncpid=0;

intnow_error=input;//當(dāng)前偏差

Me-Sum_error+=input;

//積分量限幅，方式積分飽和過深

if(Me-Sum_error500)

Me-Sum_error=500;

if(Me-Sum_error-500)

Me-Sum_error=-500;

Me-ouput=Me-P_parameter*input//P

+Me-I_parameter*Me-Sum_error//I

+Me-D_parameter*(now_error-Me-Last_error);//D

Me-Last_error=now_error;//存儲(chǔ)誤差，用于下次計(jì)算

return(Me-ouput);//返回計(jì)算值

intmain()

controller*test;

controllerread_val;

//構(gòu)造，創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象

test=Ctor_controller();

//設(shè)置對(duì)象的值

Write_controller(test,1,1,1);

//查看對(duì)象的值

read_val=Read_controller(test,1,1,1);

printf("對(duì)象P=%dI=%dD=%d\r\n",read_val.P_parameter,read_val.I_parameter,read_val.D_parameter);

//調(diào)用控制器一次：

printf("控制器輸出=%d\r\n",Out_controller(test,100));

//刪除/銷毀一個(gè)對(duì)象

Del_ontroller(test);

輸出結(jié)果：

對(duì)象P=1I=1D=1

控制器輸出=300

從上面的例子可以看出來，我直接調(diào)用對(duì)象，就可以實(shí)現(xiàn)封裝，設(shè)置，查看等，注意使用了需要手動(dòng)調(diào)用刪除，不然容易出現(xiàn)內(nèi)存泄漏，對(duì)象的生存時(shí)間就是我們程序員自己釋放前的時(shí)間。

這里是使用堆的方式，容易出現(xiàn)內(nèi)存溢出的情況，如果是單片機(jī)等其他資源較小的單元，可以使用其他方式構(gòu)造對(duì)象，比如下面：對(duì)象的生存時(shí)間就是主函數(shù)的結(jié)束時(shí)間，編譯器替我們釋放了對(duì)象的資源，不需要我們主動(dòng)進(jìn)行釋放。

#include"stdio.h"

#includestring.h

#includestdlib.h

//控制器對(duì)象

//控制器對(duì)象屬性

typedefstruct

intinput;/*控制器輸入*/

intouput;/*控制器輸出*/

intP_parameter,I_parameter,D_parameter;/*控制調(diào)試參數(shù)*/

intSum_error;/*總偏差，位置式PID積分相關(guān)的參數(shù)*/

intLast_error;/*上次偏差，位置式PID積分相關(guān)的參數(shù)*/

}controller;

//構(gòu)造對(duì)象,初始化

voidCtor_controller(controller*constMe)

//清零

memset(Me,0,sizeof(controller));

//刪除對(duì)象

voidDel_ontroller(controller*constMe)

//設(shè)置控制器參數(shù)

voidWrite_controller(controller*constMe,intP,intI,intD)

Me-P_parameter=P;

Me-I_parameter=I;

Me-D_parameter=D;

//讀取控制器參數(shù)的值

controllerRead_controller(constcontroller*constMe,intP,intI,intD)

return(*Me);

//計(jì)算控制器輸出,細(xì)節(jié)看不懂沒關(guān)系，只需要知道傳入的是偏差，就會(huì)有輸出一個(gè)計(jì)算結(jié)果就行，這個(gè)結(jié)果能夠幫助控制

//至于偏差怎么定義什么時(shí)候需要用到PID控制器就知道了

intOut_controller(controller*constMe,intinput)

floatiIncpid=0;

intnow_error=input;//當(dāng)前偏差

Me-Sum_error+=input;

//積分量限幅，方式積分飽和過深

if(Me-Sum_error500)

Me-Sum_error=500;

if(Me-Sum_error-500)

Me-Sum_error=-500;

Me-ouput=Me-P_parameter*input//P

+Me-I_parameter*Me-Sum_error//I

+Me-D_parameter*(now_error-Me-Last_error);//D

Me-Last_error=now_error;//存儲(chǔ)誤差，用于下次計(jì)算

return(Me-ouput);//返回計(jì)算值

intmain()

controllertest;

controllerread_val;

//構(gòu)造，創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象

Ctor_controller(test);

//設(shè)置對(duì)象的值

Write_controller(test,1,1,1);

//查看對(duì)象的值

read_val=Read_controller(test,1,1,1);

printf("對(duì)象P=%dI=%dD=%d\r\n",read_val.P_parameter,read_val.I_parameter,read_val.D_parameter);

//調(diào)用控制器一次：

printf("控制器輸出=%d\r\n",Out_controller(test,100));

代碼實(shí)現(xiàn)-進(jìn)階版

到進(jìn)階版，才能夠完整的看到封裝的實(shí)現(xiàn)，封裝里面就具有了對(duì)象的屬性與行為。這里我們通過函數(shù)指針訪問對(duì)象的行為，我們可以通過函數(shù)指針訪問對(duì)象的行為。

那具體行為是怎么實(shí)現(xiàn)的呢？實(shí)現(xiàn)是通過函數(shù)表中的函數(shù)指針來訪問函數(shù)，以此來實(shí)現(xiàn)不同函數(shù)的調(diào)用，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)象的行為。

那讓我們看一下代碼實(shí)現(xiàn)，然后分析指針指向就知道函數(shù)是怎么實(shí)現(xiàn)的。

頭文件：定義了對(duì)象的屬性與行為

#ifndef__OOP_H

#define__OOP_H

//控制器對(duì)象

structcontroller_vtbl;

typedefstruct

//對(duì)象屬性

intinput;/*控制器輸入*/

intouput;/*控制器輸出*/

intP_parameter,I_parameter,D_parameter;/*控制調(diào)試參數(shù)*/

intSum_error;/*總偏差，位置式PID積分相關(guān)的參數(shù)*/

intLast_error;/*上次偏差，位置式PID積分相關(guān)的參數(shù)*/

//對(duì)象行為指針，通過指針訪問函數(shù)

structcontroller_vtbl*vptr;

}controller;

//對(duì)象的行為所在表，定義對(duì)象的行為在這里，通過定義函數(shù)指針指向需要實(shí)現(xiàn)對(duì)象行為的指針

structcontroller_vtbl

controller*(*Ctor_controller)(void);

void(*Del_controller)(controller*constMe);

controller(*Read_controller)(constcontroller*constMe);

void(*Write_controller)(controller*constMe,intP,intI,intD);

int(*Out_controller)(controller*constMe,intinput);

//對(duì)象行為函數(shù)

controller*Ctor_controller(void);

voidDel_controller(controller*constMe);

controllerRead_controller(constcontroller*constMe);

voidWrite_controller(controller*constMe,intP,intI,intD);

intOut_controller(controller*constMe,intinput);

#endif

源文件：:具體函數(shù)的行為屬性的實(shí)現(xiàn)就在這里

//開始構(gòu)造對(duì)象，既然是控制器，對(duì)象必須具有輸入，輸出，調(diào)試參數(shù)

//屬性就是：參數(shù)值，輸入值，輸出值

//行為就是：設(shè)置參數(shù)，查看參數(shù)，根據(jù)輸入計(jì)算輸出，構(gòu)造對(duì)象，刪除對(duì)象

//屬性：用結(jié)構(gòu)體實(shí)現(xiàn)

#include"stdio.h"

#includestring.h

#includestdlib.h

#include"temp.h"

//構(gòu)造對(duì)象,初始化

controller*Ctor_controller(void)

controller*ptr;

structcontroller_vtbl*table;

ptr=(controller*)malloc(sizeof(controller));

table=(structcontroller_vtbl*)malloc(sizeof(structcontroller_vtbl));

//清零

memset(ptr,0,sizeof(controller));

table-Ctor_controller=Ctor_controller;

table-Del_controller=Del_controller;

table-Out_controller=Out_controller;

table-Write_controller=Write_controller;

table-Read_controller=Read_controller;

ptr-vptr=table;

returnptr;

//刪除對(duì)象/析構(gòu)對(duì)象

voidDel_controller(controller*constMe)

if(Me!=NULL)

free(Me-vptr);

free(Me);

//設(shè)置控制器參數(shù)

voidWrite_controller(controller*constMe,intP,intI,intD)

Me-P_parameter=P;

Me-I_parameter=I;

Me-D_parameter=D;

//讀取控制器參數(shù)的值

controllerRead_controller(constcontroller*constMe)

return(*Me);

//計(jì)算控制器輸出,細(xì)節(jié)看不懂沒關(guān)系，只需要知道傳入的是偏差，就會(huì)有輸出一個(gè)計(jì)算結(jié)果就行，這個(gè)結(jié)果能夠幫助控制

//至于偏差怎么定義什么時(shí)候需要用到PID控制器就知道了

intOut_controller(controller*constMe,intinput)

floatiIncpid=0;

intnow_error=input;//當(dāng)前偏差

Me-Sum_error+=input;

//積分量限幅，方式積分飽和過深

if(Me-Sum_error500)

Me-Sum_error=500;

if(Me-Sum_error-500)

Me-