C语言实现OOP——轻量级的面向对象 C 语言编程框架 LW_OOPC 介绍(三)

￡神魔★判官ぃ 2023-01-21 14:15 6阅读 0赞

### 文章目录 ###

*  C 语言编程框架 LW\_OOPC 介绍(三)
 *   *  方案的可扩展性如何？
     *  LW\_OOPC最佳实践
     *  LW\_OOPC的优点：
     *  LW\_OOPC的缺点：
     *  总结：
     *  幕后花絮：
     *  参考资料：

# C 语言编程框架 LW\_OOPC 介绍(三) #

## 方案的可扩展性如何？ ##

假设我们希望添加一种Ternary\_node类型来表示三元操作符，如?:（也就是if-then-else操作符），看看，难度有多大？

事实上，正是因为前面的设计是面向对象的，要增加一种节点类型易如反掌：

// 三元表达式节点
    CLASS(Ternary_node)
    { 
      EXTENDS(Expr_node); // 继承Expr_node
    
      char op[3];         // 假设操作符最长不超过2个字符
      Expr* left;
      Expr* middle;
      Expr* right;
    
      // 初始化三元表达式节点（传入一个操作符和三个子表达式）
      void (*init)(Ternary_node* t, const char* op, Expr* left, Expr* middle, Expr* right);
    };

在Expr中添加创建三元表达式的方法：

// 表达式（子树的概念），其中，init*方法族提供了构建子树的高层API，方便用户使用
    CLASS(Expr)
    { 
    
      int use;     // 引用计数
    
      Expr_node* p;    // 子树的根节点
    
      //…… // 既有实现
    
      // 构建三元表达式（包含一个操作符，三个子表达式）
    
      void (*initTernary)(Expr* t, const char*, Expr*, Expr*, Expr*);
    
      // 构建三元表达式的重载形式(通过传入一个整型值参数，构造三个子表达式均为整数表达式的三元表达式）
    
      void (*initTernaryX)(Expr* t, const char*, int, int, int);
    
      //…… // 既有实现
    };

请读者参照Binary\_node的现有实现，实现出Ternary\_node，这里不再赘述。一旦实现出Ternary\_node，我们就可以这样创建表达式树并打印：

// …… // 创建expr1、expr2、expr3、expr对象（指针）
    
      expr1->initUnaryX(expr1, "-", 0);
      expr2->initUnaryX(expr2, "-", 5);
      expr3->initBinaryX(expr3, "+", 3, 4);
      expr->initTernary(expr, "?:", expr1, expr2, expr3);
      expr->print(expr);
      printf("\n");

为了支持新的节点类型，对原有代码的更动很少（仅对Expr类有增加方法），而且只有新增操作（新增类，新增方法），但没有修改操作（指修改原有方法），面向对象的设计赋予了系统极大的弹性，让程序在应对变化时，更加从容。在这个例子中，LW\_OOPC帮助我们在C语言的世界里营造出OO的天地，带领我们再一次领略了面向对象的风采。

## LW\_OOPC最佳实践 ##

说得简单一点，要想使用好LW\_OOPC这套宏，还得首先懂面向对象，要遵循面向对象设计的那些大原则，比如开闭原则等。在C语言中使用面向对象，根据实际使用的情况，给出如下建议：

1） 继承层次不宜过深，建议最多三层（接口、抽象类、具体类，参见图 1和图 2）  
继承层次过深，在Java/C\#/C++中均不推崇，在C语言中实践面向对象的时候，尤其要遵循这一点，只有这样，代码才能简单清爽。

2） 尽量避免多重继承  
尽可能使用单线继承，但可实现多个接口（与Java中的单根继承类似）。

3） 尽量避免具体类继承具体类  
具体类继承具体类，不符合抽象的原则，要尽量避免。

4） 各继承层次分别维护好自己的数据  
子类尽量不要直接访问祖先类的数据，如果确实需要访问，应当通过祖先类提供的函数，以函数调用的方式间接访问。

图 1  
![在这里插入图片描述][20210516175447935.png]

图 2  
![img][]

## LW\_OOPC的优点： ##

1） 轻量级

2） 广泛的适应性，能够适应各种平台，各种编译器（能支持C的地方，基本上都能支持）

3） 帮助懂OO的Java/C++程序员写出面向对象的C程序。

4） 使用C，也能引入OO的设计思想和方法，在团队的C/C++分歧严重时可能非常有用。

## LW\_OOPC的缺点： ##

1） 无法支持重载（C语言不支持所致）

2） 不完全的封装（无法区分私有、保护和公有）  
LW\_OOPC的INTERFACE/ABS\_CLASS/CLASS三个宏展开后都是C语言的struct，其成员全是公有的，宏本身并无能力提供良好地封装层次的支持，所以，只能从编程规范和编程风格上进行引导。

3） 不支持RTTI

既然不支持RTTI，那么显然也无法支持安全的向下转型（C++中的dynamic\_cast的转型功能）

4） 不支持拷贝构造以及赋值语义

5） 转换成接口的表述有点麻烦，表达形式相比C++要啰嗦很多。

6） 有学习成本，需要用户学习并习惯这套宏

前四条缺点，实质上并非是LW\_OOPC的缺点，而是C相对C++而言的缺点，在这里，之所以也一并列上，是希望用户不要对LW\_OOPC抱太高的期望，毕竟它也只是一套C语言的宏而已，C语言有的缺点，LW\_OOPC并不能够解决。

## 总结： ##

尽管如此，在使用C语言编程的时候，在某些情形下，你可能想要通过面向对象来更好的组织代码。偶尔，你也想要用用某个设计模式，此时，这套宏能够帮得上忙，使用它，有助于写出相对易于理解和维护的面向对象的代码。因篇幅所限，本文中没有介绍LW\_OOPC的高级特性，譬如对内存泄漏检测的支持。示例的完整代码、LW\_OOPC的最新版本以及关于这套宏的更加详细的使用指南，请读者访问http://lwoopc.sourceforge.net获取。最后，期望有兴趣的读者，发挥聪明才智，提出改进建议，让LW\_OOPC变得越来越好！

## 幕后花絮： ##

在完善LW\_OOPC宏的过程中，我也认真研究了参考资料中列出的材料。最初V1.0版本有将近25个宏，后来，收到一些同事的反馈，认为少量宏晦涩难记，而且不易理解，经过认真考虑，删除掉5个宏，形成现在的20个宏。相比其他用C实现面向对象的方案，LW\_OOPC简洁优雅，每个宏的命名都经过仔细地推敲，尽可能做到简单易懂，便于记忆。

但愿LW\_OOPC真的能够帮助到奋斗在一线的C程序员们。

## 参考资料： ##

\[1\] 高焕堂。UML+OOPC嵌入式C语言开发精讲，电子工业出版社，2008 年9月。

\[2\] Object-oriented Programming with ANSI-C，下载地址：http://www.planetpdf.com/codecuts/pdfs/ooc.pdf。

\[3\] C实现面向对象的方法，http://www.eventhelix.com/RealtimeMantra/basics/object\_oriented\_programming\_in\_c.htm

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