多态( C)

Question

可能重复： 如何在C中模拟OO风格的多态性？

我试图用我所知道的语言中的例子来更好地理解多态性的概念；C中有多态性吗？

Answer 1

这是Nekuromento的第二个例子，在我认为面向对象C的习语中是这样的：

animal.h

#ifndef ANIMAL_H_
#define ANIMAL_H_

struct animal
{
    // make vtable_ a pointer so they can be shared between instances
    // use _ to mark private members
    const struct animal_vtable_ *vtable_;
    const char *name;
};

struct animal_vtable_
{
    const char *(*sound)(void);
};

// wrapper function
static inline const char *animal_sound(struct animal *animal)
{
    return animal->vtable_->sound();
}

// make the vtables arrays so they can be used as pointers
extern const struct animal_vtable_ CAT[], DOG[];

#endif

cat.c

#include "animal.h"

static const char *sound(void)
{
    return "meow!";
}

const struct animal_vtable_ CAT[] = { { sound } };

dog.c

#include "animal.h"

static const char *sound(void)
{
    return "arf!";
}

const struct animal_vtable_ DOG[] = { { sound } };

main.c

#include "animal.h"
#include <stdio.h>

int main(void)
{
    struct animal kitty = { CAT, "Kitty" };
    struct animal lassie = { DOG, "Lassie" };

    printf("%s says %s\n", kitty.name, animal_sound(&kitty));
    printf("%s says %s\n", lassie.name, animal_sound(&lassie));

    return 0;
}

这是运行时多态的一个例子，因为这是方法解析发生的时候。

C1x添加了泛型选择，这使得通过宏进行编译时多态成为可能。以下示例取自C1x 4月草案第6.5.1.1节第5节：

#define cbrt(X) _Generic((X), \
    long double: cbrtl, \
    default: cbrt, \
    float: cbrtf \
)(X)

用于数学函数的类型通用宏已经在C99中通过报头tgmath.h获得，但是用户无法在不使用编译器扩展的情况下定义自己的宏。

Answer 2

C中几乎所有运行时多态性的实现都将使用函数指针，因此这是基本的构建块。

下面是一个简单的例子，当过程运行时行为根据其参数变化时。

#include <stdio.h>

int tripple(int a) {
    return 3 * a;
}

int square(int a) {
    return a * a;
}

void transform(int array[], size_t len, int (*fun)(int)) {
    size_t i = 0;
    for(; i < len; ++i)
        array[i] = fun(array[i]);
}

int main() {
    int array[3] = {1, 2, 3};
    transform(array, 3, &tripple);
    transform(array, 3, &square);

    size_t i = 0;
    for (; i < 3; ++i)
        printf("%d ", array[i]);

    return 0;
}

使用函数指针，您可以创建虚拟表，并使用它创建“对象”，这些对象将被统一对待，但在运行时行为不同。

#include <stdio.h>

struct animal_vtable {
    const char* (*sound)();
};

struct animal {
    struct animal_vtable methods;
    const char* name;
};

const char* cat_sound() {
    return "meow!";
}

const char* dog_sound() {
    return "bark!";
}

void describe(struct animal *a) {
    printf("%s makes \"%s\" sound.\n", a->name, a->methods.sound());
}

struct animal cat = {{&cat_sound}, "cat"};
struct animal dog = {{&dog_sound}, "dog"};

int main() {
    describe(&cat);
    describe(&dog);

    return 0;
}

Answer 3

C中没有对多态性的内在支持，但是有一些设计模式，使用函数指针、基类(结构)转换等等，它们可以提供动态分派的逻辑等效。GTK库就是一个很好的例子。