Как я могу симулировать полиморфизм OO-стиля в C?

Question

Есть ли способ написать OO-подобный код на C языке программирования?

---

Смотри также:

• Можете ли вы написать объектно-ориентированный код на C?
• Объектная ориентация в C

Найден поиском по "[c] oo".

Answer 1

Первый компилятор C ++ («C с классами») фактически генерирует код на C, так что это определенно выполнимо.

По сути, ваш базовый класс является структурой; производные структуры должны включать базовую структуру в первой позиции, так что указатель на «производную» структуру также будет действительным указателем на базовую структуру.

typedef struct {
   data member_x;
} base;

typedef struct {
   struct base;
   data member_y;
} derived;

void function_on_base(struct base * a); // here I can pass both pointers to derived and to base

void function_on_derived(struct derived * b); // here I must pass a pointer to the derived class

Функции могут быть частью структуры как указатели на функции, так что становится возможен синтаксис, такой как p-> call (p), но вам все равно придется явно передавать указатель на структуру самой функции.

Answer 2

Общий подход заключается в определении структуры с указателями на функции. Это определяет «методы», которые могут быть вызваны для любого типа. Затем подтипы устанавливают свои собственные функции в этой общей структуре и возвращают ее.

Например, в ядре linux есть структура:

struct inode_operations {
    int (*create) (struct inode *,struct dentry *,int, struct nameidata *);
    struct dentry * (*lookup) (struct inode *,struct dentry *, 
                               struct nameidata *);
    ...
};

Каждый зарегистрированный тип файловой системы затем регистрирует свои собственные функции для create, lookup и оставшихся функций. Остальная часть кода может затем использовать общие inode_operations:

struct inode_operations   *i_op;
i_op -> create(...);

Answer 3

C ++ не так далеко от C.

Классы - это структуры со скрытым указателем на таблицу указателей функций, которая называется VTable. Сам Vtable является статичным. Когда типы указывают на Vtables с той же структурой, но указатели указывают на другую реализацию, вы получаете полиморфизм.

Рекомендуется инкапсулировать логику вызовов в функцию, которая принимает структуру в качестве параметра, чтобы избежать путаницы кода.

Вы также должны инкапсулировать создание и инициализацию структур в функциях (это эквивалентно конструктору C ++) и удаление (деструктор в C ++). В любом случае, это хорошая практика.

typedef struct
{
   int (*SomeFunction)(TheClass* this, int i);
   void (*OtherFunction)(TheClass* this, char* c);
} VTable;

typedef struct
{
   VTable* pVTable;
   int member;

} TheClass;

Для вызова метода:

int CallSomeFunction(TheClass* this, int i)
{
  (this->pVTable->SomeFunction)(this, i);
}

Answer 4

Я посмотрел ответы всех остальных и придумал:

#include <stdio.h>

typedef struct
{
    int (*get)(void* this);
    void (*set)(void* this, int i);
    int member;

} TheClass;

int Get(void* this)
{
    TheClass* This = (TheClass*)this;
    return This->member;
}

void Set(void* this, int i)
{
    TheClass* This = (TheClass*)this;
    This->member = i;
}

void init(TheClass* this)
{
    this->get = &Get;
    this->set = &Set;
}

int main(int argc, char **argv)
{
    TheClass name;
    init(&name);
    (name.set)(&name, 10);
    printf("%d\n", (name.get)(&name));
    return 0;
}

Я надеюсь, что это ответит на некоторые вопросы.

Answer 5

Приложение B к статье Открытые многоразовые объектные модели , автор Ian Piumarta и Alessandro Warth из VPRI - это реализация модели объектов в GNU C, около 140 строк кода. Это увлекательное чтение!

Вот некэшированная версия макроса, который отправляет сообщения объектам, используя расширение GNU для C ( выражение-выражение ):

struct object;

typedef struct object *oop; 
typedef oop *(*method_t)(oop receiver, ...);

//...

#define send(RCV, MSG, ARGS...) ({ \ 
    oop r = (oop)(RCV); \ 
    method_t method = _bind(r, (MSG)); \ 
    method(r, ##ARGS); \ 
}) 

В том же документе посмотрите на структуры object, vtable, vtable_delegated и symbol и функции _bind и vtable_lookup.

Ура!

Answer 6

#include <stdio.h>

typedef struct {
    int  x;
    int z;
} base;

typedef struct {
    base;
    int y;
    int x;
} derived;

void function_on_base( base * a) // here I can pass both pointers to derived and to base
{
    printf("Class base [%d]\n",a->x);
    printf("Class base [%d]\n",a->z);
}
void function_on_derived( derived * b) // here I must pass a pointer to the derived class
{
    printf("Class derived [%d]\n",b->y);
    printf("Class derived [%d]\n",b->x);
}

int main()
{
    derived d;
    base b;
    printf("Teste de poliformismo\n");

    b.x = 2;
    d.y = 1;
    b.z = 3;
    d.x = 4;
    function_on_base(&b);
    function_on_base(&d);
    function_on_derived(&b);
    function_on_derived(&d);
    return 0;
}

Вывод был:

Class base [3]
Class base [1]
Class base [4]
Class derived [2]
Class derived [3]
Class derived [1]
Class derived [4]

так что это работает, это полиморфный код.

UncleZeiv объяснил об этом в начале.

Answer 7

Файловые функции fopen, fclose, fread являются примерами OO-кода на C. Вместо закрытых данных в классе они работают со структурой FILE, которая используется для инкапсуляции данных, а функции C действуют как функции класса-члена. , http://www.amazon.com/File-Structures-Object-Oriented-Approach-C/dp/0201874016

Answer 8

Чтобы тоже построить ОО-функциональность в C, вы можете посмотреть предыдущие ответы.

Но (как было задано в других вопросах, перенаправленных на этот вопрос), если вы хотите понять, что такое полиморфизм, на примерах на языке Си. Может быть, я ошибаюсь, но я не могу придумать ничего более простого для понимания, чем арифметика указателей Си. По моему мнению, арифметика указателей по своей природе полиморфна в C . В следующем примере та же функция (метод в ОО), а именно сложение (+), будет вызывать различное поведение в зависимости от свойств входных структур.

Пример:

double a*;
char str*;

a=(double*)malloc(2*sizeof(double));
str=(char*)malloc(2*sizeof(char)); 

a=a+2; // make the pointer a, point 2*8 bytes ahead.

str=str+2; // make the pointer str, point 2*1 bytes ahead.

Отказ от ответственности: Я очень новичок в C и очень жду, когда меня исправят и учатся на комментариях других пользователей, или даже полностью удаляют этот ответ, если он будет неправильным. Большое спасибо,

Answer 9

Из Википедии: В языках программирования и теории типов полиморфизм (от греческого πολύς, polys, «многие, много» и μορφή, morphē, «форма, форма») представляет собой единый интерфейс для объектов разных типов.

Так что я бы сказал, что единственный способ реализовать это в C - это использовать переменные аргументы вместе с некоторым (полу) автоматическим управлением информацией о типах. Например, в C ++ вы можете написать (простите за мелочь):

void add( int& result, int a1, int a2 );
void add( float& result, float a1, float a2 );
void add( double& result, double a1, double a2 );

В C, среди других решений, лучшее, что вы можете сделать, это что-то вроде этого:

int int_add( int a1, int a2 );
float float_add( float a1, fload a2 );
double double_add( double a1, double a2 );

void add( int typeinfo, void* result, ... );

Тогда вам нужно:

1. для реализации "typeinfo" с перечислениями / макросами
2. для реализации последней функции с помощью stdarg.h stuff
3. прощаться с статической проверкой типа C

Я почти уверен, что любая другая реализация полиморфизма должна выглядеть так же, как эта. Вместо этого приведенные выше ответы, кажется, пытаются адресовать наследование больше, чем полиморфизм!