干貨 | C語言實現(xiàn)面向?qū)ο缶幊蹋ǜ酱a）

GOF的《設計模式》一書的副標題叫做“可復用面向?qū)ο筌浖幕A”，從標題就能看出面向?qū)ο笫窃O計模式基本思想。

由于C語言并不是面向?qū)ο蟮恼Z言，C語言沒有直接提供封裝、繼承、組合、多態(tài)等面向?qū)ο蟮墓δ埽獵語言有struct和函數(shù)指針。我們可以用struct中的數(shù)據(jù)和函數(shù)指針，以此來模擬對象和類的行為。

所以在正式開始設計模式前，先看看如何用C語言實現(xiàn)面向?qū)ο缶幊獭?/span>

本章針對面向?qū)ο蟮姆庋b、繼承、組合、多態(tài)給出C語言的實現(xiàn)方法。

封裝

封裝是指對象僅暴露必要的對外接口（這里指public方法）來和其它對象進行交互，其它的屬性和行為都無需暴露，這使得對象的內(nèi)部實現(xiàn)可以自由修改。

這也要求對象包含它能進行操作所需要的所有信息，不必依賴其它對象來完成自己的操作。

以下以電力公司的例子演示封裝。

電力公司生產(chǎn)并提供電力。為了匯聚各種發(fā)電廠的電力并讓用戶獲得電力，電力公司提供了兩個統(tǒng)一接口：

1、電力公司匯聚各種發(fā)電廠的電力，無論是火力發(fā)電廠、水力發(fā)電廠、原子能發(fā)電廠等都使用一個接口。如果什么時候一家火力發(fā)電廠改造成了風力發(fā)電廠，發(fā)電廠的實現(xiàn)完全不一樣了，但接口不變，所以電力公司感覺不到發(fā)電廠變了，不需要為了發(fā)電廠實現(xiàn)升級而改造電力公司的系統(tǒng)。

2、電力公司向用戶提供電力，無論用戶用電的設備是烤面包機還是洗衣機，電力公司和用戶之間都使用一個接口（電源插座）。用戶的用電設備可以千變?nèi)f化，但接口（電源插座）不變。所以電力公司不用關系用戶的什么設備在用電。

代碼：

#include  struct PowerCompany { int powerReserve; void (*PowerPlant)(struct PowerCompany *this, int power); void (*PowerUser)(struct PowerCompany *this, int power);
}; void PowerPlant(struct PowerCompany *this, int power) { this->powerReserve += power; printf("默認發(fā)電廠，發(fā)電%d瓦\n", power); return;  
} void PowerUser(struct PowerCompany *this, int power) { if (this->powerReserve >= power) { printf("用電%d瓦\n", power); this->powerReserve -= power;
    } else { printf("電力不足，用電失敗\n");
    } return;
} /* struct PowerCompany 的構造函數(shù) */ void PowerCompany(struct PowerCompany *this) { this->powerReserve = 0; this->PowerPlant = PowerPlant; this->PowerUser = PowerUser; return;
} /* struct PowerCompany 的析構函數(shù) */ void _PowerCompany(struct PowerCompany *this)
{

} int main(void) { struct PowerCompany myPowerCompany; PowerCompany(&myPowerCompany); /* 發(fā)電 */ myPowerCompany.PowerPlant(&myPowerCompany, 1000); /* 用電 */ myPowerCompany.PowerUser(&myPowerCompany, 800);
    myPowerCompany.PowerUser(&myPowerCompany, 800);
    
    _PowerCompany(&myPowerCompany); return 0;
}

#include  struct Mammal { int eyeColor; void (*ShowEyeColor)(struct Mammal *this); int callNum; void (*Call)(struct Mammal *this);
}; void ShowEyeColor(struct Mammal *this) { if (this->eyeColor == 1) { printf("眼睛是綠色\n");
    } else { printf("眼睛是藍色\n");
    } return;
} void Call(struct Mammal *this) { printf("叫%d聲\n", this->callNum); return;
} // struct Mammal 的構造函數(shù) void Mammal(struct Mammal *this, int eyeColor, int callNum) { this->eyeColor = eyeColor; this->ShowEyeColor = ShowEyeColor; this->callNum = callNum; this->Call = Call; return;  
} struct Dog { struct Mammal mammal; }; // struct Dog 的構造函數(shù) void Dog(struct Dog *this, int eyeColor, int callNum) {
    Mammal(this, eyeColor, callNum); // 狗類的其它屬性，略 return;
} // struct Dog 的析構函數(shù) void _Dog(struct Dog *this)
{

} struct Cat { struct Mammal mammal; // 貓類的其它屬性，略 }; // struct Cat 的構造函數(shù) void Cat(struct Cat *this, int eyeColor, int callNum) {
    Mammal(this, eyeColor, callNum); return;
} // struct Cat 的析構函數(shù) void _Cat(struct Cat *this)
{

} int main(void) { struct Dog myDog; Dog(&myDog, 1, 3);
    myDog.mammal.ShowEyeColor(&myDog);
    myDog.mammal.Call(&myDog);
    _Dog(&myDog); struct Cat myCat; Cat(&myCat, 2, 5);
    myCat.mammal.ShowEyeColor(&myCat);
    myCat.mammal.Call(&myCat);
    _Cat(&myCat); return 0;
}

#include  struct Mammal { int eyeColor; void (*ShowEyeColor)(struct Mammal *this); int callNum; void (*Call)(struct Mammal *this);
}; void ShowEyeColor(struct Mammal *this) { if (this->eyeColor == 1) { printf("眼睛是綠色\n");
    } else { printf("眼睛是藍色\n");
    } return;
} void Call(struct Mammal *this) { printf("叫%d聲\n", this->callNum); return;
} /* struct Mammal 的構造函數(shù) */ void Mammal(struct Mammal *this, int eyeColor, int callNum) { this->eyeColor = eyeColor; this->ShowEyeColor = ShowEyeColor; this->callNum = callNum; this->Call = Call; return;  
} struct Dog { struct Mammal mammal; }; void Bark(struct Dog *this) { int i; for (i = 0; i < this->mammal.callNum; i++) { printf("汪 ");
    } printf("\n"); return;
} /* struct Dog 的構造函數(shù) */ void Dog(struct Dog *this, int eyeColor, int callNum) {
    Mammal(this, eyeColor, callNum); this->mammal.Call = Bark; return;
} // struct Dog 的析構函數(shù) void _Dog(struct Dog *this)
{

} struct Cat { struct Mammal mammal; }; void Meow(struct Cat *this) { int i; for (i = 0; i < this->mammal.callNum; i++) { printf("喵 ");
    } printf("\n"); return;
} /* struct Cat 的構造函數(shù) */ void Cat(struct Cat *this, int eyeColor, int callNum) {
    Mammal(this, eyeColor, callNum); this->mammal.Call = Meow; return;
} // struct Cat 的析構函數(shù) void _Cat(struct Cat *this)
{

} int main(void) { struct Dog myDog; Dog(&myDog, 1, 3); struct Cat myCat; Cat(&myCat, 2, 5); struct Mammal *myMammal; myMammal = &myDog;
    myMammal->Call(myMammal);
    myMammal = &myCat;
    myMammal->Call(myMammal);

    _Dog(&myDog);
    _Cat(&myCat); return 0;
}

#include  struct Window { int length; int width; void (*ShowWindow)(struct Window *this);
}; void ShowWindow(struct Window *this) { printf("這是長%d厘米、寬%d厘米的窗戶\n", this->length, this->width); return;
} void Window(struct Window *this, int length, int width) { this->length = length; this->width = width; this->ShowWindow = ShowWindow; return;
} void _Window(struct Window *this)
{

} struct House { struct Window *window; int livingRoomNum; int bedRoomNum; int bathRoomNum; void (*ShowHouse)(struct House *this);
}; void ShowHouse(struct House *this) { printf("這是%d室%d廳%d衛(wèi)的房子\n", this->bedRoomNum, this->livingRoomNum, this->bathRoomNum); return;
} void House(struct House *this, int livingRoomNum, int bedRoomNum, int bathRoomNum) { this->livingRoomNum = livingRoomNum; this->bedRoomNum = bedRoomNum; this->bathRoomNum = bathRoomNum; this->ShowHouse = ShowHouse; return;
} void _House(struct House *this)
{

} void main() { struct House myHouse; House(&myHouse, 2, 3, 2); /* 組合是一種低耦合，如果不初始化，子類只是存放了一個空指針來占位關聯(lián)。
       此處是與繼承關系的區(qū)別。繼承是一種強耦合，在繼承關系中，無論如何子類擁有父類全部的信息。*/ struct Window myWindow1; myHouse.window = &myWindow1;
    Window(myHouse.window, 100, 50); /* 通過獲得其它對象的引用而在“運行時”動態(tài)定義 */ myHouse.ShowHouse(&myHouse);
    myHouse.window->ShowWindow(myHouse.window);

    _Window();
    _House(); return;
}