2014年8月25日，收藏家和杀手——面向对象的C++和C（一）

浏览数：16 / 时间：2015年06月08日

最近事情特别多，睡眠也都很晚，有点精神和身体混乱的感觉，所以想写写技术分析文章，让两者的我都调整一下。这篇技术分析文章是一直想写的，当前只是开篇，有感觉的时候就写写，属于拼凑而成，后续的篇章没有时间计划，随缘吧。

收藏家和杀手——面向对象的C++和C（一）

序

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用了至少12年的C++，前些年Linux之父Linus在批评C++的时候（具体可看CSDN的《C++一无是处》所提到的这起事件：http://www.csdn.net/article/a/2010-06-12/218785），引起了全世界很多资深程序员发起声讨C++的群体骚动，我虽然没有骚动，但还是跟在后面看了他们的大部分描述，我得承认，他们说的大部分是事实（其实每个语言都有很多可以批判的事实）。

作为一名有强迫症的程序员（我坚信有强迫症的程序员才是好程序员），长期的C++经验让我在项目伊始就一直就纠缠在Code Style，Design Pattern、Framework等因素的形式是否优美、扩展性是否周到等问题，这些问题其实就是内心反复自我怀疑式的噩梦，更糟糕的是这个噩梦的时间占用的项目周期还不少，虽然我个人也很清楚，这些噩梦其实和项目的最后目的没有直接关系（不会被老板、客户、用户看到），而且也清楚噩梦的时间越长，就越和敏捷（Agile）的原型迭代流程以及精益（Lean Startup）思想背道而驰，但还似乎忍不住……这甚至类似于一种心理疾病。

相信很多C++老程序员都有和我相同的感觉，也许这个噩梦的起因可以解释为是因为我们都太想在编程中寻找一种完美和纯粹，但商业项目并不看重内里的完美和纯粹，换句话说就是我们想把艺术性的行为表现在代码中，让编程艺术化，但商业项目说“没必要，能用就是好的”。

对于这个噩梦还有一种更客观的解释，就是C++给了我们太多而且相互矛盾的选择（Java给我们的选择也很多，但矛盾少了，组织的好一点），而让我们这些强迫症患者无所适从，而商业项目只要实现，才不管你怎么选择。更通俗来说，就像打架，C++给我们了很多武器，太多的选择和矛盾组合让我们无所适从，能够使用好这么多武器需要成年累月的经验，而商业项目就是最快最准的打倒对方，才不管你用啥。想想看，当我拥有匕首、手枪、机关枪、火箭炮……时，我很可能会忘了我的目的是打到对方，而当起了武器收藏家；但当我只有匕首在手的时候呢？也许对方真正要倒霉了——我很可能是个抱着誓死决心的杀手。

——所以有时候，少就是多，多就是少：）

从看到Linus对C++的批判开始，我就一直想是否可以只用C来写某个新项目，体验一下和C++写程序的不同，可惜后续好几个Linux的后台并发项目都还是用C++写的。直到最近一个项目，是涉及232和485接口的硬件传感器的Linux项目，才让我下决心全部用C来写。下面就来说说我的一些感想和总结。

杀手也可能成为收藏家——C也可以写基础的面向对象

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也许在看到C可以写面向对象这句话后，很多初、中级程序员惊呆了，认为我胡说八道。如果我换个说法，C可以以面向对象的方式写程序，但C语言本身并不直接具有面向对象的特性，这些程序员也许就会好受一些，会从认为我胡说八道转为认为我有机会自圆其说。下面就让我自圆其说一下。

就语言本身而言，C语言的确不是一个面向对象的语言，但我们的问题是，那么C语言可以实现面向对象编程吗？我的答案是可以。面向对象就基本本质而言，没有那么复杂，其实就是对数据和操作这些数据的方法的统一封装。C++中有class（或者struct）这么一个关键字可以把数据和关联的方法封装成一个类，那么C语言呢？C语言的struct其实也可以把数据和关联的方法封装在一起。也许很多人说，你骗人，C语言的struct中只能放成员变量，不能放成员方法，也许你忘了还有函数指针这么一个东西，这个东西的存在，可以把方法像变量一样的放在C语言的struct中，如下（以下三个代码文件在Mac OS X的XCode上完成）：

// person.h

// cthinking

// Created by Rafael Gu on 14-8-25.

#ifndef _PERSON_H_

#define _PERSON_H_

struct person;

typedef unsigned char (*GET_AGE)(struct person *this);

typedef void (*SET_AGE)(struct person *this, unsigned char age);

// all public members

struct person {

char name[32];

GET_AGE get_age;

SET_AGE set_age;

};

struct person *person_create();

void person_destroy(struct person *p);

#endif // _PERSON_H_

// person.c

// cthinking

// Created by Rafael Gu on 14-8-25.

#include "person.h"

#include <stdlib.h>

// all private members

struct _person {

unsigned char age;

};

static unsigned char _get_age(struct person *this) {

struct _person *p = (struct _person *)(this + 1);

return p->age;

}

static void _set_age(struct person *this, unsigned char age) {

struct _person *p = (struct _person *)(this + 1);

p->age = age;

}

struct person *person_create() {

struct person *p = (struct person *)malloc(sizeof(struct person) + sizeof(struct _person));

p->get_age = _get_age;

p->set_age = _set_age;

return p;

}

void person_destroy(struct person *p) {

free(p);

}

// main.c

// cthinking

// Created by Rafael Gu on 14-8-25.

#include <stdio.h>

#include <string.h>

#include "person.h"

int main(int argc, const char * argv[]) {

struct person *this = person_create();

memset(this->name, 0, 32);

strncpy(this->name, "rafael", 6);

this->set_age(this, 35);

printf("%s‘s age is: %u\n", this->name, this->get_age(this));

person_destroy(this);

return 0;

}

如果已经看懂上面代码的程序员，应该会会心一笑，上面主要用了函数指针、struct的变体偏移、编译单元的static函数（变量也同样）等C的技术。如果是写过objective-c的程序员，马上就会觉得和不同private和public关键字的objective-c的类结构很像。

在上面的类中，name是public变量，age是私有变量，通过对应的getter和setter访问。person_create可以看做是new和构造函数的结合体，而person_destroy可以看做是delete和析构函数的结合体。当然这里只实现了private和public，没有protected。

如果有人问，如何实现class的static函数和变量，其实他们就是C的编译单元的static函数和变量，只要看懂上面的代码，并且知道编译单元是啥以及和static什么关系就明白了。

今天就写到这里，下次如果再写，就像写高级一点的面向对象知识了，比如多态。当然为了防止没有下文的遗憾，我这里把实现多态的技术原理说一下：