C语言实现C++多态思想

前言：

接触C++已经有一段时间了（工作时绝大部分时间使用的是C，因为从事的是嵌入式这方面，也用C#做Windows的软件界面），感慨颇多，尤其是在语法方面，和C比较起来更自由和复杂，但是自由并不意味着就是不严谨，我觉得C++的严谨程度胜过C。 C是C++的子集，C++完全兼容C的语法，而且，C++的思想，理论上，都可以用C语言进行实现，最近在学习Linux的内核源码和U-boot源码，里面用C实现C++面向对象的思想非常非常多，而且写的非常的精彩，我是没想到原来C语言有这么大的威力，灵活多变的用法也让我这只菜鸟甚为惊叹，彷佛打开了一个新世界O(∩_∩)O

C++多态基础：

多态的地位

多态应该是面向对象的三大思想的集大成者吧。不仅需要封装和继承来作为多态的实现条件，还可以使用未来，把未来的接口都设计好，所以说多态是面向对象三大概念最为顶级的思想，远远超过的程序的代码。多态是设计模式的基础，多态是框架的基础。

C++编写多态

• 要有继承
• 要有虚函数重写（子类和父类里要有同名函数，并用virtual声明）
• 用父类指针（父类引用）指向子类对象
  先用C++编写一个最简单的多态的程序来作为后面C语言编写多态的参照

class A				//声明一个父类
{
public:
	virtual void print(int a, int b, char* p)    			//虚函数
	{
		cout << "result=" << a + b << p << endl;
	}
};
class B : public A			//子类B继承于父类A
{
public:
	virtual void print(int a, int b, char* p)			//虚函数
	{
		cout << "result=" << a * b << p << endl;
	}
};
class C :public A			//子类C继承于父类A
{
public:
	virtual void print(int a, int b, char* p)      //虚函数
	{
		cout << "result=" << a - b << p << endl;
	}
};
class D :public A			//子类D继承于父类A
{
public:
	virtual void print(int a, int b, char* p)
	{
		cout << "result=" << a / b << p << endl;		//虚函数
	}
};
void mainOP2(A* myp, int a, int b, char* p)      //框架
{
	myp->print(a, b, p);			
}
void main()
{
	A* ParentPT = NULL;  //创建一个父类指针
	A m0;
	B m1;
	C m2;
	D m3;
	mainOP2(&m0, 10, 5, "hello");
	mainOP2(&m1, 10, 5, "hello");
	mainOP2(&m2, 10, 5, "hello");
	mainOP2(&m3, 10, 5, "hello");
	system("pause");
}

B,C,D全部是A的派生类，void mainOP2(A* myp, int a, int b, char* p) 可以看作是一个程序的主框架，通过函数参数里的父类指针myp来指向A,B,C,D，用一句myp->print(a, b, p); 代码，就可以实现不同多个不同类的print(a, b, p);函数。那么同样的调用语句，有多种不同的表现形态。
main函数就是将不同的对象类型传进mainOP2函数里，mainOP2表现出不同表现形态。这应该是一个最浅显简单的多态表现形式了，应该大家都能看得懂。

C++类中的虚函数表

当在类中有virtual声明虚函数的时候，编译器会在每个类中生成一个虚函数表（偷偷的生成），只有被声明为virtual才有资格进入虚函数表。虚函数表本质是一个存储类成员函数指针的数据结构。虚函数表是由编译器自动生成与维护的。
然后，在创建一个类的实例化对象的时候，例如 A m0; 如果这个类A里边存在虚函数，那么编译器会偷偷的创建一个指向类A的虚函数表的指针，就是传说中的vptr指针，这个指针是确确实实存在的，不信可以sizeof(A)看一下是多少，因为类A里面没有任何一个成员属性，所以理论上编译器为了让对象有一个独一无二的内存空间，会给类A分配1个字节，但是实际上打印sizeof(A)是4个字节，因为编译器偷偷的创建了一个vptr指针。
void mainOP2(A* myp, int a, int b, char* p)函数在执行的时候，编译器会判断函数体里面的执行语句print(a, b, p);是不是虚函数，如果不是虚函数，编译器可直接确定被调用的成员函数，属于静态联编。
如果是虚函数，编译器根据传进来的实参的vptr指针，所指的虚函数表去查找print()函数，并调用，属于动态联编。因为不管你传进来是父类的变量还是子类的变量，都
有一个vptr指针，这样就可以根据具体对象调用具体的函数。
多态屌就屌在这里，在你创建类的实例化对象的时候，就已经提前布局了，给你偷偷多了一个vptr指针的机制。
在下面的C语言实现多态的过程中，C语言也会有相同的一种机制来映射这个虚函数表。

用C语言实现C++多态

前面的一堆铺设，终于讲到重点了，d=====(￣▽￣*)b
先以单个函数为例：

typedef void(*FuncPT)(int a, int b, char* p);
void print1(int a, int b,char* p)
{
	cout << "result=" << a + b << p << endl;
	/* 理论上来说，用纯粹的C语言实现，这里应该是用printf()函数，但是主要是为了和C++作对比，所以
	 * 就先不纠结这个了。在CPP文件下，声明完命名空间和头文件，用C语言的思维编写代码，这样写
	 * 也是完全没问题的。
	 */
}

void mainOP(FuncPT myp, int a, int b, char* p)
{
	(*myp)(a, b, p);
}

void main()
{
	mainOP(print1, 10, 5, "hello");
	system("pause");
}

声明一个函数指针类型FuncPT，以函数指针作为函数参数，编写一个函数
mainOP(FuncPT myp, int a, int b, char* p)，调用mainOP()的时候，把要调用的函数指针作为实参传递进去，mainOP(print1, 10, 5, “hello”);，就可以成功调用print1(int a, int b,char* p)，这样，经过mainOP()函数间接调用print1()函数，如果是单个函数调用，这样看似很蠢，但是这就是多态的原型。
然后升级一下，换成很多个函数：

typedef void(*FuncPT)(int a, int b, char* p);

void print1(int a, int b,char* p)
{
	cout << "result=" << a + b << p << endl;
}
void print2(int a, int b, char* p)
{
	cout << "result=" << a * b << p << endl;
}
void print3(int a, int b, char* p)
{
	cout << "result=" << a - b << p << endl;
}
void print4(int a, int b, char* p)
{
	cout << "result=" << a / b << p << endl;
}

void mainOP(FuncPT myp, int a, int b, char* p)
{
	(*myp)(a, b, p);
}

void main()
{
	mainOP(print1, 10, 5, "hello");
	mainOP(print2, 10, 5, "hello");
	mainOP(print3, 10, 5, "hello");
	mainOP(print4, 10, 5, "hello");
	system("pause");
}

增加3个print()函数，一字不动，不更改框架mainOP情况下，main()函数也可以通过mainOP调用新增的几个函数。这不就是多态吗，这跟多态的表现形式是完全一样的。主框架mainOP()函数不变，外面的子函数只要按照typedef void(FuncPT)(int a, int b, char p);提供的函数类型编写函数，不论以后增加多少个同类型的函数，还是减少，mainOP都可以原封不动，直接耦合。
和C++的关系映射：
mainOP()=== >主框架
typedef void(FuncPT)(int a, int b, char p); = =>父类虚函数或者纯虚函数，提前布局
print1(), print2(),print3(), print4()===>表示4个有继承关系的类里边函数原型相同的四个虚函数。
print1(), print2(),print3(), print4()的函数指针= =>每个函数的指针就是它所在的那个类里边虚函数表中的其中一个。
牛逼啊！！！！！！！！！！

工作中，因为做嵌入式工作，主要还是以C为主，就算是做Windows的图形界面的软件，也是首选C#，开发效率很高。实在是被C++的魅力深深吸引了，蹩脚复杂的语法下，理解透了，往往又是给自己打开了一扇新世界的大门。也尝试过用MFC来做图形界面，但是很快就放弃了，实在是太丑了！而且开发效率也不高。希望自己，不忘初心，能多学习一点。

以上很多知识都是查找资料，外加自己的理解总结而成的，肯定存在些许错误，如果哪位大神有发现错误的地方，请及时指正。
——冷亦花烟_CYB（菜蔡）
2019.2.25 23：28