C语言也能面向对象（二）——new和delete

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作者:孙华明
联系方式: wormsun at gmail.com

上篇我们介绍了如何使用结构体写一个简单的类animal，并使用animal* animal_create(void)和void animal_destroy(animal* self)来创建和删除animal类的对象。

在C++中创建和删除对象时使用的是new和delete操作符，并会自动调用类的构造函数和析构函数初始化和析构对象，那么使用C语言如何实现这样的机制呢？我们可以用函数模拟new和delete，定义两个函数：lw_new和lw_delete("lw"意为light-weight,轻量级的意思)。

使用lw_new创建类的对象时，需要为对象申请内存空间，并且需要初始化该对象，所以lw_new函数至少需要知道该类的对象需要多大的内存空间，以及该类的构造函数是谁。我们可以将这些信息封装到一个结构体中，称之为类信息结构体，如下（以上篇介绍的animal类为例）：

typedef struct _animal_klass_info animal_klass_info;

struct _animal_klass_info

{        

    size_t size;    /*animal's size*/

    animal* (*ctor)(animal* self); /*constructor*/

};

然后我们创建一个该结构体的对象（称之为类信息），将animal类的内存大小、构造函数等信息存入到对象中，再使用一个全局的指针指向该对象（称之为全局类信息指针），如下：

extern animal_klass_info* animal_klass;

static animal_klass_info local_animal_klass = 

{

    sizeof(animal),

    animal_ctor,

};

animal_klass_info* animal_klass = &local_animal_klass;

这样在创建animal类的对象时，我们只需要将animal类的全局类信息指针animal_klass传入到 lw_new函数中，lw_new函数就能够申请内存空间，并自动调用构造函数初始化对象了，lw_new的实现如下：

animal* lw_new(animal_klass_info* klass)

{

    animal* p = ANIMAL(malloc(klass->size));

    return klass->ctor(p);

}

现在可以使用lw_new创建animal类的对象了，如下：

animal* animal1 = lw_new(animal_klass);

那么如何使用lw_delete函数删除对象，并自动调用析构函数呢？

在C++中删除对象时，传递给delete操作符的参数只有对象的地址，所以我们传递给lw_delete函数的也只能是对象的地址。使用对象地址我们可以释放对象占用的内存空间，但如何调用对象的析构函数呢？

我们可以将析构函数的地址加入到类信息结构体中，还是以animal类为例，将其类信息结构体修改为：

typedef struct _animal_klass_info animal_klass_info;

struct _animal_klass_info

{       

    size_t size;    /*animal's size*/

    animal* (*ctor)(animal* self); /*constructor*/

    animal* (*dtor)(animal* self); /*destructor*/

};

在创建类信息时加入析构函数的地址，如下：

static animal_klass_info local_animal_klass = 

{

    sizeof(animal),

    animal_ctor,

    animal_dtor,

};

然后在animal类中加入一个类信息结构体的指针，用来保存animal类信息的地址。修改animal类定义如下：

typedef struct _animal animal;

struct _animal

{

/*klass info*/

    animal_klass_info* klass;

/*private data*/

    char name[256];

    int weight;

};

在lw_new函数中初始化animal类的类信息结构体指针，如下：

animal* lw_new(animal_klass_info* klass)

{

    animal* p = ANIMAL(malloc(klass->size));

    p->klass = klass;

    return klass->ctor(p);

}

这样lw_delete函数就能够根据传入的对象的地址，取得相应的类信息地址，进而取得析构函数了，lw_delete实现如下：

void lw_delete(animal* self)

{

    if(self)

    {

        free(self->klass->dtor(self));

    }

}

至此，lw_new和lw_delete都已经实现了，我们测试一下吧.

int main(int argc, char* argv)

{

    argc;

    argv;

    animal* animal1 = NULL;

    animal* animal2 = 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);

    return 0;

}

完整的代码可以在此处下载。

大家可以看出我们目前实现的lw_new和lw_delete只能用于创建和删除animal类的对象。如何实现通用的lw_new和lw_delete呢？这就是下篇我们将要介绍的内容。