指针是C的灵魂,正是指针使得C存在了这么多年,而且将长期存在下去。事实上,我自己不用C语言写程序已经有一年了,工作中接触到的只有java,python和javascript。最近用C完成了一下类似于OO中的封装(即"类")的概念,顺便把指针复习了下,感觉有必要记一下。
本文中的例子有这样两个概念:任务(Task),执行器(Executor)。任务有名称(taskName),并且可以执行(execute)。 而执行器与具体任务所执行的内容无关,只是回调(callback)任务的执行方法,这样我们的执行器就可以做的比较通用。而任务接口只需要实现一个execute方法即可,这样我们的任务就可以是多种多样的,可以通过统一的接口set给执行器执行。这是面向对象中基本的思想,也是比较常用的抽象方式。下面我们具体看下例子。
可以想象,main函数大概是这个样子:
int main(int argc, char** argv) {
Task *t1 = TaskConstruction("Task1", run);//此处的run是一个函数指针 Executor *exe = ExecutorConstruction(); exe->setTask(t1); exe->begin(); exe->cancel();
Task *t2 = TaskConstruction("Task2", run2);//此处的run2也是一个函数指针,用于构造一个Task. exe->setTask(t2); exe->begin(); exe->cancel(); return (EXIT_SUCCESS); } |
运行结果为:
task : [Task1] is ready to run [a = 1.200000, b = 2.300000] [(a + b) * (a - b) = -3.850000] cancel is invoked here task : [Task2] is ready to run another type of execute,just print out some information cancel is invoked here |
好了,下面详细看看实现:
定义接口
首先,定义Task和Executor两个实体的接口:
Task接口,注意其中的_this字段,这个指针在后边有很重要的作用,用于hold整个Task的实例。然后是一个taskName的字符串,和一个函数指针,这个指针在初始化(构造)Task时传入。这个execute()函数比较有意思,它不在内部使用,而是让执行器回调执行的。
#ifndef _ITASK_H #define _ITASK_H
typedef struct Task{ struct Task *_this; char *taskName; void (*execute)(); }Task;
void execute(); #endif /* _ITASK_H */ |
执行器接口比Task接口复杂一些,其中包含_this指针,包含一个对Task的引用,然后是对外的接口begin(), cancel().对接口的使用者来说,他们只需要调用接口实例上的setTask(),将任务传递给执行器,然后在适当时期调用begin(),等待任务正常结束或者调用cancel()将其取消掉。
#include "ITask.h"
#ifndef _IEXECUTOR_H #define _IEXECUTOR_H
typedef struct Executor{ struct Executor *_this; Task *task; char *(*setTask)(Task* task); void (*begin)(); void (*cancel)(); }Executor;
char *setTask(Task *task); void begin(); void cancel();
#endif /* _IEXECUTOR_H */
|
实现接口
#include #include "ITask.h"
Task *task = NULL;
void execute();
/* * The construction of Task object. * name : the name of the task * execute : execute method of the task * */ Task *TaskConstruction(char *name, void (*execute)()){ task = (Task*)malloc(sizeof(strlen(name))+sizeof(execute)); task->taskName = name; task->execute = execute; task->_this = task; return (Task*)task;//返回一个自身的指针,通过内部的_this指针,两者即可实现封装 }
/* * Destruction of task, not used current time. * */ void TaskDestruction(){ task->taskName = NULL; task->execute = NULL; task->_this = NULL; task = NULL; }
/* * private method, should register to executor * */ void execute(){ task->_this->execute();//调用_this上的execute()方法 } |
执行器的实现一样,稍微复杂一点,构造的时候,将函数指针在内部设置好,当外部调用时动态的执行需要执行的函数,这句话可能有些绕口,这么看:在构造Executor的时候,executor->begin = begin; 这条语句是将下面void begin()的实现注册到结构体中,但是要执行什么还是不确切的,当setTask以后,回调函数的地址已经明确:
(executor->_this->task = task;),此时调用begin()即可正确的调用到注册的Task上。
#include #include "IExecutor.h"
Executor *executor = NULL;
Executor *ExecutorConstruction(){ executor = (Executor*)malloc(sizeof(Executor)); executor->begin = begin; executor->cancel = cancel; executor->setTask = setTask;
executor->_this = executor;
return (Executor*)executor; }
void ExecutorDestruction(){ executor->begin = NULL; executor->cancel = NULL; executor->setTask = NULL; executor = NULL; }
char *setTask(Task *task){ executor->_this->task = task; }
void begin(){ printf("task : [%s] is ready to run\n",executor->_this->task->taskName); executor->_this->task->execute(); }
void cancel(){//这个函数没有实现,只是做了一个占位符,以后如果有多线程,可以用来停止主动线程。 printf("cancel is invoked here\n"); } |
其实,两个实现的代码都不算复杂,如果对C的指针理解的稍好,基本就没什么问题了。
在C中使用OO
为了试验,我们不妨设计两个不同的Task,一个Task是计算两个数的某四则混合运算,另一个仅仅是用来打印一点信息。然后我们可以看到,他们使用完全相同的接口来执行:
#include
void run(){//计算(a+b)*(a-b) float a, b, r; a = 1.2; b = 2.3; r = 0.0; printf("[a = %f, b = %f]\n", a, b); printf("[(a + b) * (a - b) = %f]\n",((a+b)*(a-b))); }
void run2(){//打印一句话,事实上,这些函数可以做任何事,比如I/O,网络,图片处理,音乐播放等等。 printf("another type of execute,"); printf("just print out some information\n"); } |
然后,在Main中奖他们注册给Task,代码如下所示:
#include #include
#include "ITask.h" #include "IExecutor.h"
extern void run(); extern void run2();
int main(int argc, char** argv) { //代码的风格上,应该可以看出和OO的风格及其类似。 Task *t1 = TaskConstruction("Task1", run);//new Task("Task 1", run); Executor *exe = ExecutorConstruction();// new Executor(); exe->setTask(t1); exe->begin(); exe->cancel(); Task *t2 = TaskConstruction("Task2", run2); exe->setTask(t2); exe->begin(); exe->cancel(); return (EXIT_SUCCESS); } |
程序的输出结果上文中已经可以看到了,这里就不贴了。
当然,本文的主要目的不是想说什么“C也可以实现面向对象”之类的幼稚观点,只要谁没有严重的自虐倾向,相信不会有谁真的会用C来做OO的开发。只是想表达一下,指针在C中的重要性和指针的一点高级用法。其实现在的OO语言,基本还是以面向过程的表达式来表达面向对象而已。并没有什么神奇之处,OO主要是思想上的抽象,可以说是语言无关的(language independent)。
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