C语言也能面向对象（三）——通用的new和delete
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作者:孙华明
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上篇中实现的lw_new和lw_delete函数只能创建和删除animal类的对象，这当然满足不了我们的需要，那么如何实现通用的lw_new和lw_delete函数，用来创建和删除任何类的对象呢？
考虑新定义一个类car，其属性有车标logo和颜色color：
typedef struct _car car;
struct _car
{
/*private data*/
char logo[256];
int color;
};
成员函数：
char* car_get_logo(car* self);
void car_set_logo(car* self, char* logo);
int car_get_color(car* self);
void car_set_color(car* self, int color);
使用lw_new创建car类对象时，必须知道car类的对象占用内存空间大小和构造函数，以便为对象申请内存空间，并初始化该对象，而使用lw_delete函数删除car类的对象时，就必须知道car类的析构函数，以便先析构该对象，然后再释放对象占用的内存空间。可以看出，创建和删除car类的对象所需要的三个必备条件就是：类的对象占用内存空间大小，构造函数和析构函数，与创建和删除animal类时所需的条件一致。那么我们是不是可以创建一个统一的类信息结构体，然后使用结构体的不同对象，保存不同类的类信息呢？
上篇中定义的animal类的类信息结构体如下：
struct _animal_klass_info
{
animal_klass_info* super; /*animal's super's klass info*/
char* name; /*animal klass's name*/
size_t size; /*animal's size*/
animal* (*ctor)(animal* self); /*constructor*/
animal* (*dtor)(animal* self); /*destructor*/
};
super为父类的类信息地址，无父类，则其值为NULL，name是该类的名称，这两个成员先不考虑，我们着重考虑size、ctor和dtor这三个成员，看看是否能够将这个animal专用的类信息结构体，改造成统一的类信息结构体。size为类对象所占内存空间大小，类型为size_t，这对任何类都是通用的，所以无需变更。ctor和dtor都是函数指针类型，传入参数为animal对象的地址，在将animal对象初始化或析构后，再将该地址返回。既然要适用于任意类，在类信息结构体中就不能使用animal类的指针了，我们将结构体中这两个函数的参数和返回值类型弱化为void*类型，如下：
typedef void* (*voidf)(void*);
voidf ctor;
voidf dtor;
注意修改的只是类信息结构体中的函数类型，在实现animal类的构造函数和析构函数时，仍然可以直接使用animal类的指针类型，这样在初始化类信息时，编译器会警告类型不兼容，为了避免警告，我们将类信息结构体中的构造函数和析构函数指针弱化为void*类型，最终类信息结构体的定义为：
typedef struct _klass_info klass_info;
struct _klass_info
{
klass_info* super; /*object's klass's super klass*/
char* name; /*object's klass's name*/
size_t size; /*object's size*/
void* ctor; /*object's constructor*/
void* dtor; /*object's destructor*/
};
lw_new和lw_delete函数的实现也要响应修改，如下：
void* lw_new(void* klass)
{
klass_info* kls = KLASS(klass);
void* p = malloc(kls->size);
*((klass_info**)p) = kls;
return ((voidf)(kls->ctor))(p);
}
void lw_delete(void* self)
{
if(self)
{
klass_info* kls = *((klass_info**)self);
free(((voidf)(kls->dtor))(self));
}
}
为了避免警告，lw_new和lw_delete函数的传入参数类型也弱化为void*类型。klass_info* kls = KLASS(klass)中使用了KLASS()宏，定义如下：
#define KLASS(_klass_info_) ((klass_info*)_klass_info_)
用来将其他指针强制转换为klass_info*类型。
我们以car类为例，看看如何使用klass_info类信息结构体定义类。
car.h
extern klass_info* car_klass;
#define CAR(_object_) ((car*)_object_)
typedef struct _car car;
struct _car
{
/*class info*/
klass_info* klass;
/*private data*/
char logo[256];
int color;
};
char* car_get_logo(car* self);
void car_set_logo(car* self, char* logo);
int car_get_color(car* self);
void car_set_color(car* self, int color);
car.c
#include "car.h"
static car* car_ctor(car* self);
static car* car_dtor(car* self);
static klass_info local_car_klass =
{
NULL,
"car_klass",
sizeof(car),
car_ctor,
car_dtor,
};
klass_info* car_klass = &local_car_klass;
static car* car_ctor(car* self)
{
memset(self->logo, 0x00, sizeof(self->logo));
self->color = 0;
}
static car* car_dtor(car* self)
{
return self;
}
char* car_get_logo(car* self)
{
return self->logo;
}
void car_set_logo(car* self, char* logo)
{
strncpy(self->logo, logo, sizeof(self->logo));
}
int car_get_color(car* self)
{
return self->color;
}
void car_set_color(car* self, int color)
{
self->color = color;
}
下面测试一下：
int main(int argc, char* argv)
{
argc;
argv;
animal* animal1 = NULL;
animal* animal2 = NULL;
car* car1 = NULL;
car* car2 = NULL;
animal1 = lw_new(animal_klass);
animal_set_name(animal1, "Kitty");
animal_set_weight(animal1, 30);
printf("animal1, name : %s, weight : %d/n",
animal_get_name(animal1),
animal_get_weight(animal1));
lw_delete(animal1);
animal2 = lw_new(animal_klass);
animal_set_name(animal2, "Bib");
animal_set_weight(animal2, 10);
printf("animal2, name : %s, weight : %d/n",
animal_get_name(animal2),
animal_get_weight(animal2));
lw_delete(animal2);
car1 = lw_new(car_klass);
car_set_logo(car1, "Honda");
car_set_color(car1, 0);
printf("car1, logo : %s, color : %d/n",
car_get_logo(car1),
car_get_color(car1));
lw_delete(car1);
car2 = lw_new(car_klass);
car_set_logo(car2, "BMW");
car_set_color(car2, 1);
printf("car2, logo : %s, color : %d/n",
car_get_logo(car2),
car_get_color(car2));
lw_delete(car2);
return 0;
}
到这里我们已经能够使用lw_new和lw_delete函数创建和删除任何类的对象，并且自动调用其构造函数和析构函数了，本篇文章相关代码可以到这里下载。
下篇文章我们将讨论继承。