一 、面向?qū)ο笏枷?br />


一、 面向?qū)ο笏枷氲哪康氖强蚣芑?，手段是抽?br />
相信很多人都明白面向?qū)ο笾v了什么：類，抽象類，繼承，多態(tài)。但是是什么原因促使這些概念的產(chǎn)生呢？

打個(gè)比方說：你去買顯示器，然而顯示器的品牌樣式是多種多樣的，你在買的過程中發(fā)生的事情也是不可預(yù)測(cè)的。對(duì)于這樣的事情，我們?cè)诔绦蛘Z(yǔ)言中如何去描述呢。面向?qū)ο蟮乃枷刖褪菫榱私鉀Q這樣的問題。編寫一個(gè)程序（甚至說是一個(gè)工程），從無(wú)到用是困難的，從有到豐富是更加困難的。面向?qū)ο髮⒊绦虻母鱾€(gè)行為化為對(duì)象，而又用抽象的辦法將這些對(duì)象歸類（抽象），從而將錯(cuò)綜復(fù)雜的事情簡(jiǎn)化為幾個(gè)主要的有機(jī)組合（框架化）。

其實(shí)我們的身邊很多東西都是這樣組成的：比如說電腦：電腦是由主板，CPU加上各種卡組成的。這就是一個(gè)框架化。而忽略不同的CPU，不同的主板，不同的聲卡，網(wǎng)卡，顯卡的區(qū)別，這就是抽象。再比如說現(xiàn)在的教育網(wǎng)：是由主核心節(jié)點(diǎn)：清華，北大，北郵等幾個(gè)，然后是各個(gè)子節(jié)點(diǎn)，依次組成了整個(gè)教育網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。

所以我覺得面向?qū)ο蟮木幊趟枷刖褪牵阂粋€(gè)大型工程是分層次結(jié)構(gòu)的，每層又由抽象的結(jié)構(gòu)連接為整體（框架化），各個(gè)抽象結(jié)構(gòu)之間是彼此獨(dú)立的，可以獨(dú)立進(jìn)化（繼承，多態(tài)）。層次之間，結(jié)構(gòu)之間各有統(tǒng)一的通訊方式（通常是消息，事件機(jī)制）。

二、 以前 C 語(yǔ)言編程中常用的“面向?qū)ο蟆狈椒?br />
其實(shí)C語(yǔ)言誕生以來，人們就想了很多辦法來體現(xiàn)“面向?qū)ο蟆钡乃枷?。下面就來說說我所知道的方法。先說一些大家熟悉的東東，慢慢再講詭異的。呵呵

1． 宏定義：

有的人不禁要問，宏定義怎么扯到這里來了，我們可以先看一個(gè)簡(jiǎn)單的例子：

＃define MacroFunction Afunction

然后在程序里面你調(diào)用了大量的AFunction，但是有一天，你突然發(fā)現(xiàn)你要用BFunction了，（不過AFunction又不能不要，很有可能你以后還要調(diào)用），這個(gè)時(shí)候，你就可以＃define MacroFunction Bfunction來達(dá)到這樣的目的。

當(dāng)然，不得不說這樣的辦法是too simple，sometime na?ve的，因?yàn)橐粋€(gè)很滑稽的問題是如果我一般要改為BFunction，一半不變?cè)趺崔k？ 那就只好查找替換了。

2． 靜態(tài)的入口函數(shù)，保證函數(shù)名相同，利用標(biāo)志位調(diào)用子函數(shù)：

這樣的典型應(yīng)用很多，比如說網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)里面有一個(gè)入口函數(shù)Nilan（int FunctionCode，Para*）。具體的參數(shù)是什么記不清楚了。不過NiLan的主體是這樣的：

Long Nilan（int FunctionCode，Para*）{

Switch(FunctionCode){

Case SendPacket: send(….)

Case ReceivePacket: receive(…)

…..

}

寫到這里大家明白什么意思了吧。保證相同的函數(shù)名就是說：網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)是和pNA+協(xié)議棧互連的，那么如何保證pNA+協(xié)議棧和不同的驅(qū)動(dòng)都兼容呢，一個(gè)簡(jiǎn)單的辦法就是僅僅使用一個(gè)入口函數(shù)。通過改變?nèi)绻瘮?shù)的參數(shù)值，來調(diào)用內(nèi)部的各個(gè)函數(shù)。這樣的做法是可以進(jìn)化的：如果以后想調(diào)用新的函數(shù)，增加相應(yīng)的函數(shù)參數(shù)值就好了。如果我們將網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)和pNA+協(xié)議?？醋鲀蓚€(gè)層的話，我們可以發(fā)現(xiàn)：

層與層之間的互連接口是很小的（這里是一個(gè)入口函數(shù)），一般是采用名字解析的辦法而不是具體的函數(shù)調(diào)用（利用FunctionCode調(diào)用函數(shù)，Nilan僅僅實(shí)現(xiàn)名字解析的功能） ――！接口限制和名字解析

接口限制：層與層之間僅僅知道有限的函數(shù)

名字解析：層與層之間建立共同的名字與函數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，之間利用名字調(diào)用功能。

3．CALLBACK函數(shù)。

我覺得這是C語(yǔ)言的一個(gè)創(chuàng)舉，雖然它很簡(jiǎn)單，就象如何把雞蛋豎起來一樣，但是你如果沒想到的話，嘿嘿。如果說靜態(tài)入口函數(shù)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)可管理的宏觀的話，CallBack就是實(shí)現(xiàn)了一個(gè)可進(jìn)化的微觀：它使得一個(gè)函數(shù)可以在不重新編譯的情況下實(shí)現(xiàn)功能的添加！但是在最最早期的時(shí)候，也有蠻多人持反對(duì)態(tài)度，因?yàn)樗昧撕瘮?shù)指針。函數(shù)指針雖然靈活，但是由于它要訪問內(nèi)存兩次才可以調(diào)用到函數(shù)，第一次訪問函數(shù)指針，第二次才是真正的函數(shù)調(diào)用。它的效率是不如普通函數(shù)的。但是在一個(gè)不太苛刻的環(huán)境下，函數(shù)調(diào)用本身就不怎么耗時(shí)，函數(shù)指針的性能又不是特別糟糕，使用函數(shù)指針其實(shí)是一個(gè)最好的選擇。但是函數(shù)指針除了性能，最麻煩的地方就是會(huì)導(dǎo)致程序的“支離破碎”。試想：在程序中，你讀到一個(gè)函數(shù)指針的時(shí)候，如果你愣是不知道這個(gè)函數(shù)指針指向的是哪個(gè)函數(shù)，那個(gè)感覺真的很糟糕。（可以看后面的文章，要使用先進(jìn)的程序框架，避免這樣的情況）

三、 Event 和 Message

看了上面的描述，相信大家多少有些明白為什么要使用Event和Message了。具體的函數(shù)調(diào)用會(huì)帶來很多的問題（雖然從效率上講，這樣做是很好的）。為了提高程序的靈活性，Event和Message的辦法產(chǎn)生了。用名字解析的辦法代替通常的函數(shù)調(diào)用，這樣，如果雙方對(duì)這樣的解析是一致的話，就可以達(dá)到一個(gè)統(tǒng)一。不過Event和Message的作用還不僅僅是如此。

Event和Message還有建立進(jìn)程間通信的功能。進(jìn)程將自己的消息發(fā)給“控制中心”（簡(jiǎn)單的就是一個(gè)消息隊(duì)列，和一個(gè)while循環(huán)不斷的取消息隊(duì)列的內(nèi)容并執(zhí)行），控制程序得到消息，分發(fā)給相應(yīng)的進(jìn)程，這樣其他進(jìn)程就可以得到這個(gè)消息并進(jìn)行響應(yīng)。

Event和Message是很靈活的，因?yàn)槟憧梢噪S時(shí)添加或者關(guān)閉一個(gè)進(jìn)程，（僅僅需要添加分發(fā)消息的列表就可以了）Event和Message 從程序?qū)崿F(xiàn)上將我覺得是一樣的，只不過概念不同。Event多用于指一個(gè)動(dòng)作，比如硬件發(fā)生了什么事情，需要調(diào)用一個(gè)什么函數(shù)等等。Message多用于指一個(gè)指示，比如什么程序發(fā)生了什么操作命令等等。

四、 小結(jié)

其實(shí)編程序和寫文章一樣，都是先有一個(gè)提綱，然后慢慢的豐富。先抽象化得到程序的骨架，然后再考慮各個(gè)方面的其他內(nèi)容：程序極端的時(shí)候會(huì)發(fā)生什么問題？程序的這個(gè)地方的功能現(xiàn)在還不完善，以后再完善會(huì)有什么問題？程序是不是可以擴(kuò)展的？

二、類模擬的性能分析

? 類模擬中使用了大量的函數(shù)指針，結(jié)構(gòu)體等等，有必須對(duì)此進(jìn)行性能分析，以便觀察這樣的結(jié)構(gòu)對(duì)程序的整體性能有什么程度的影響。

　　1．函數(shù)調(diào)用的開銷

#define COUNTER XX
void testfunc()
{
? int i,k=0;
? for(i=0;i<YY;i++)
}

　　在測(cè)試程序里面，我們使用的是一個(gè)測(cè)試函數(shù)，函數(shù)體內(nèi)部可以通過改變YY的值來改變函數(shù)的耗時(shí)。測(cè)試對(duì)比是 循環(huán)調(diào)用XX次函數(shù)，和循環(huán)XX次函數(shù)內(nèi)部的YY循環(huán)。

　　結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在YY足夠小，X足夠大的情況下，函數(shù)調(diào)用耗時(shí)成為了主要原因。所以當(dāng)一個(gè)“簡(jiǎn)單”功能需要“反復(fù)”調(diào)用的時(shí)候，將它編寫為函數(shù)將會(huì)對(duì)性能有影響。這個(gè)時(shí)候可以使用宏，或者inline關(guān)鍵字。

　　但是，實(shí)際上我設(shè)置XX＝10000000（1千萬(wàn)）的時(shí)候，才出現(xiàn)ms級(jí)別的耗時(shí)，對(duì)于非實(shí)時(shí)操作（UI等等），即使是很慢的cpu（嵌入式10M級(jí)別的），也只會(huì)在XX＝10萬(wàn)的時(shí)候出現(xiàn)短暫的函數(shù)調(diào)用耗時(shí)，所以實(shí)際上這個(gè)是可以忽略的。

　　2．普通函數(shù)調(diào)用和函數(shù)指針調(diào)用的開銷

void (*tf)();
tf=testfunc;

　　測(cè)試程序修改為一個(gè)使用函數(shù)調(diào)用，一個(gè)使用函數(shù)指針調(diào)用。測(cè)試發(fā)現(xiàn)對(duì)時(shí)間基本沒有什么影響。（在第一次編寫的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)在函數(shù)調(diào)用出現(xiàn)耗時(shí)的情況下（XX＝1億），函數(shù)指針的調(diào)用要慢（release版本），調(diào)用耗時(shí)350：500。后來才發(fā)現(xiàn)這個(gè)影響是由于將變量申請(qǐng)為全局的原因，全局變量的訪問要比局部變量慢很多）。

　　3．函數(shù)指針和指針結(jié)構(gòu)訪問的開銷

struct a {
? void (*tf)();
}

　　測(cè)試程序修改為使用結(jié)構(gòu)的函數(shù)指針，測(cè)試發(fā)現(xiàn)對(duì)時(shí)間基本沒有什么影響。其實(shí)使用結(jié)構(gòu)并不會(huì)產(chǎn)生影響，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)的訪問是固定偏移量的。所以結(jié)構(gòu)變量的訪問和普通變量的訪問對(duì)于機(jī)器碼來說是一樣的。

　　測(cè)試結(jié)論：使用類模擬的辦法對(duì)性能不會(huì)產(chǎn)生太大的影響。

三、C語(yǔ)言的多態(tài)實(shí)現(xiàn)

　　相信很多人都看過設(shè)計(jì)模式方面的書，大家有什么體會(huì)呢？Bridge，Proxy，F(xiàn)actory這些設(shè)計(jì)模式都是基于抽象類的。使用抽象對(duì)象是這里的一個(gè)核心。
? ?
　　其實(shí)我覺得框架化編程的一個(gè)核心問題是抽象，用抽象的對(duì)象構(gòu)建程序的主體框架，這是面向?qū)ο缶幊痰钠毡樗枷搿Ｓ贸橄髽?gòu)建骨架，再加上多態(tài)就形成了一個(gè)完整的程序。由于C＋＋語(yǔ)言本身實(shí)現(xiàn)了繼承和多態(tài)，使用這樣的編程理念（理念啥意思？跟個(gè)風(fēng)，嘿嘿）在C＋＋中是十分普遍的現(xiàn)象，可以說Virtual（多態(tài)）是VC的靈魂。

　　但是，使用C語(yǔ)言的我們都快把這個(gè)多態(tài)忘光光了。我常聽見前輩說，類？多態(tài)？我們用的是C，把這些忘了吧。很不幸的是，我是一個(gè)固執(zhí)的人。這么好的東西，為啥不用呢。很高興的，在最近的一些純C代碼中，我看見了C中的多態(tài)！下面且聽我慢慢道來。

　　1. VC中的Interface是什么

　　Interface：中文解釋是接口，其實(shí)它表示的是一個(gè)純虛類。不過我所要說的是，在VC中的Interface其實(shí)就是struct，查找Interface的定義，你可以發(fā)現(xiàn)有這樣的宏定義：

? ? #Ifndef Interface
? ? #define Interface struct
? ? #endif

　　而且，實(shí)際上在VC中，如果一個(gè)類有Virtual的函數(shù)，則類里面會(huì)有vtable，它實(shí)際上是一個(gè)虛函數(shù)列表。實(shí)際上C＋＋是從C發(fā)展而來的，它不過是在語(yǔ)言級(jí)別上支持了很多新功能，在C語(yǔ)言中，我們也可以使用這樣的功能，前提是我們不得不自己實(shí)現(xiàn)。

　　2．C中如何實(shí)現(xiàn)純虛類（我稱它為純虛結(jié)構(gòu)）

　　比較前面，相信大家已經(jīng)豁然開朗了。使用struct組合函數(shù)指針就可以實(shí)現(xiàn)純虛類。

　　例子：

? typedef struct {
? ? void (*Foo1)();
? ? char (*Foo2)();
? ? char* (*Foo3)(char* st);
? }
? MyVirtualInterface;
? ?
　　這樣假設(shè)我們?cè)谥黧w框架中要使用橋模式。（我們的主類是DoMyAct，接口具體實(shí)現(xiàn)類是Act1，Act2）下面我將依次介紹這些“類”。（C中的“類”在前面有說明，這里換了一個(gè)，是使用早期的數(shù)組的辦法）

　　主類DoMyAct： 主類中含有MyVirtualInterface* m_pInterface; 主類有下函數(shù)：

? DoMyAct_SetInterface(MyVirtualInterface* pInterface)
? {
? ? m_pInterface= pInterface;
? }
? DoMyAct_Do()
? {
? ? if(m_pInterface==NULL) return;
? ? m_pInterface->Foo1();
? ? c=m_pInterface->Foo2();
? }

　　子類Act1：實(shí)現(xiàn)虛結(jié)構(gòu)，含有MyVirtualInterface st[MAX]; 有以下函數(shù)：

? MyVirtualInterface* Act1_CreatInterface()
? {
? ? index=FindValid() //對(duì)象池或者使用Malloc ！應(yīng)該留在外面申請(qǐng)，實(shí)例化
? ? if(index==-1) return NULL;
? ? St[index].Foo1=Act1_Foo1; // Act1_Foo1要在下面具體實(shí)現(xiàn)
? ? St[index].Foo2=Act1_Foo2;
? ? St[index].Foo3=Act1_Foo3;
? ? Return &st [index];
? }

　　子類Act2同上。

　　在main中，假設(shè)有一個(gè)對(duì)象List。List中存貯的是MyVirtualInterface指針，則有：

? if( (p= Act1_CreatInterface()) != NULL)
? List_AddObject(&List, p); //Add Al

? While(p=List_GetObject()){
? ? DoMyAct_SetInterface(p);//使用Interface代替了原來大篇幅的Switch Case
? ? DoMyAct_Do();//不要理會(huì)具體的什么樣的動(dòng)作，just do it
? }

? FREE ALL

四、類模擬和多態(tài),繼承

　　在面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言里面，出現(xiàn)了類的概念。這是編程思想的一種進(jìn)化。所謂類：是對(duì)特定數(shù)據(jù)的特定操作的集合體。所以說類包含了兩個(gè)范疇：數(shù)據(jù)和操作。而C語(yǔ)言中的struct僅僅是數(shù)據(jù)的集合。（liyuming1978@163.com)

　　1．實(shí)例：下面先從一個(gè)小例子看起

#ifndef C_Class
? ? #define C_Class struct
#endif

C_Class A {
? ? C_Class A *A_this;
? ? void (*Foo)(C_Class A *A_this);
? ? int a;
? ? int b;
};

C_Class B{ ? ? ? ? ? //B繼承了A
? ? C_Class B *B_this; //順序很重要
? ? void (*Foo)(C_Class B *Bthis); ? ? ? ? //虛函數(shù)
? ? int a;
? ? int b;

? ? int c;
};


void B_F2(C_Class B *Bthis)
{
? ? printf("It is B_Fun\n");
}

void A_Foo(C_Class A *Athis)
{
? ? printf("It is A.a=%d\n",Athis->a);//或者這里
// ? exit(1);
// ? printf("純虛 不允許執(zhí)行\(zhòng)n");//或者這里
}

void B_Foo(C_Class B *Bthis)
{
? ? printf("It is B.c=%d\n",Bthis->c);
}

void A_Creat(struct A* p)
{
? ? p->Foo=A_Foo;
? ? p->a=1;
? ? p->b=2;
? ? p->A_this=p;
}


void B_Creat(struct B* p)
{
? ? p->Foo=B_Foo;
? ? p->a=11;
? ? p->b=12; ? ?
? ? p->c=13;
? ? p->B_this=p;
}


int main(int argc, char* argv[])
{
? ? C_Class A *ma,a;
? ? C_Class B *mb,b;

? ? A_Creat(&a);//實(shí)例化
? ? B_Creat(&b);

? ? mb=&b;
? ? ma=&a;

? ? ma=(C_Class A*)mb;//引入多態(tài)指針
? ? printf("%d\n",ma->a);//可惜的就是 函數(shù)變量沒有private
? ? ma->Foo(ma);//多態(tài)
? ? a.Foo(&a);//不是多態(tài)了
? ? B_F2(&b);//成員函數(shù)，因?yàn)樾蕟栴}不使用函數(shù)指針
? ? return 0;
}


　　輸出結(jié)果：

11
It is B.c=13
It is A.a=1
It is B_Fun</P< p>