2014年8月25日，收藏家和杀手——面向对象的C++和C

Posted 2020-09-29

近期事情特别多，睡眠也都非常晚，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，当前仅仅是开篇，有感觉的时候就写写，属于拼凑而成，兴许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（详细可看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），引起了全世界非常多资深程序猿发起声讨C++的群体骚动。我尽管没有骚动，但还是跟在后面看了他们的大部分描写叙述。我得承认。他们说的大部分是事实（事实上每一个语言都有非常多能够批判的事实）。

作为一名有强迫症的程序猿（我坚信有强迫症的程序猿才是好程序猿），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，这些问题事实上就是内心重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，尽管我个人也非常清楚，这些噩梦事实上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）。并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。

相信非常多C++老程序猿都有和我同样的感觉，或许这个噩梦的起因能够解释为是由于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如今代码中，让编程艺术化，但商业项目说“不是必需，能用就是好的”。

对于这个噩梦另一种更客观的解释，就是C++给了我们太多并且相互矛盾的选择（Java给我们的选择也非常多，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，而商业项目仅仅要实现，才无论你怎么选择。

更通俗来说。就像打架，C++给我们了非常多武器。太多的选择和矛盾组合让我们无所适从，可以使用好这么多武器须要成年累月的经验，而商业项目就是最快最准的打倒对方，才无论你用啥。

想想看，当我拥有匕首、手枪、机关枪、火箭炮……时，我非常可能会忘了我的目的是打到对方，而当起了武器收藏家；但当我仅仅有匕首在手的时候呢？或许对方真正要倒霉了——我非常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++的批判開始。我就一直想能否够仅仅用C来写某个新项目，体验一下和C++敲代码的不同，可惜兴许好几个Linux的后台并发项目都还是用C++写的。直到近期一个项目，是涉及232和485接口的硬件传感器的Linux项目，才让我下决心所实用C来写。以下就来说说我的一些感想和总结。

杀手也可能成为收藏家——C也能够写基础的面向对象

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或许在看到C能够写面向对象这句话后。非常多初、中级程序猿惊呆了，觉得我胡说八道。假设我换个说法，C能够以面向对象的方式敲代码。但C语言本身并不直接具有面向对象的特性，这些程序猿或许就会好受一些，会从觉得我胡说八道转为觉得我有机会自圆其说。以下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语言能够实现面向对象编程吗？我的答案是能够。面向对象就基本本质而言，没有那么复杂，事实上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keyword能够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事实上也能够把数据和关联的方法封装在一起。

或许非常多人说。你骗人。C语言的struct中仅仅能放成员变量，不能放成员方法。或许你忘了还有函数指针这么一个东西，这个东西的存在，能够把方法像变量一样的放在C语言的struct中。例如以下（下面三个代码文件在Mac OS X的XCode上完毕）：

//

//  person.h

//  cthinking

//

//  Created by Rafael Gu on 14-8-25.

//  Copyright (c) 2014年 Rafael Gu. All rights reserved.

//

#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.

//  Copyright (c) 2014年 Rafael Gu. All rights reserved.

//

#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.

//  Copyright (c) 2014年 Rafael Gu. All rights reserved.

//

#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;

}

假设已经看懂上面代码的程序猿，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（变量也相同）等C的技术。假设是写过objective-c的程序猿，立即就会认为和不同private和publickeyword的objective-c的类结构非常像。

在上面的类中，name是public变量。age是私有变量。通过相应的getter和setter訪问。person_create能够看做是new和构造函数的结合体，而person_destroy能够看做是delete和析构函数的结合体。

当然这里仅仅实现了private和public，没有protected。

假设有人问。怎样实现class的static函数和变量。事实上他们就是C的编译单元的static函数和变量。仅仅要看懂上面的代码，而且知道编译单元是啥以及和static什么关系就明确了。

今天就写到这里。下次假设再写，就像写高级一点的面向对象知识了，比方多态。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：

• 继承——你看上面的person和_person的struct变体偏移就知道怎样组合不同结构体实现继承了。
  
• 重载、虚函数——你看上面的函数指针在“构造”函数才被指定。那么你应该明确怎样实现重载和虚函数了。
  

最后。这里要说一下，我仅仅是在用C写面向对象，并非要把C++或者Java的每一个语言级的面向对象特性都展示出来。当然要展示。C也全然能够做得到。

我的项目是基于上面代码的对象方式写得。假设全然实现C++或者Java的全部面向对象特性。也不太有用。