C語言面向對象編程（二）：繼承詳解

在 C 語言面向對象編程（一）裡說到繼承，這裡再詳細說一下。

C++ 中的繼承，從派生類與基類的關系來看（出於對比 C 與 C++，只說公有繼承）：

派生類內部可以直接使用基類的 public 、protected 成員（包括變量和函數）使用派生類的對象，可以像訪問派生類自己的成員一樣訪問基類的成員 對於被派生類覆蓋的基類的非虛函數，在派生類中可以通過基類名和域作用符（::）來訪問當使用基類指針調用虛函數時，會調用指針指向的實際對象實現的函數，如果該對象未重載該虛函數，則沿繼承層次，逐級回溯，直到找到一個實現 上面的幾個特點，我們在 C 語言中能否全部實現呢？我覺得可以實現類似的特性，但在使用方法上會有些區別。後面我們一個一個來說，在此之前呢，先說繼承的基本實現。

先看 C 語言中通過“包含”模擬實現繼承的簡單代碼框架：

struct base{
    int a;
};

struct derived{
    struct base parent;
    int b;
};

struct derived_2{
    struct derived parent;
    int b;
};

上面的示例只有數據成員，函數成員其實是個指針，可以看作數據成員。 C 中的 struct 沒有訪問控制，默認都是公有訪問（與 java 不同）。

下面是帶成員函數的結構體：

struct base {
    int a;
    void (*func1)(struct base *_this);
};

struct derived {
    struct base parent;
    int b;
    void (*func2)(struct derived* _this;
};

為了像 C++ 中一樣通過類實例來訪問成員函數，必須將結構體內的函數指針的第一個參數定義為自身的指針，在調用時傳入函數指針所屬的結構體實例。這是因為 C 語言中不存在像 C++ 中那樣的 this 指針，如果我們不顯式地通過參數提供，那麼在函數內部就無法訪問結構體實例的其它成員。

下面是在 c 文件中實現的函數：

static void base_func1(struct base *_this)
{
    printf("this is base::func1\n");
}
static void derived_func2(struct derived *_this)
{
    printf("this is derived::func2\n");
}

C++ 的 new 操作符會調用構造函數，對類實例進行初始化。 C 語言中只有 malloc 函數族來分配內存塊，我們沒有機會來自動初始化結構體的成員，只能自己增加一個函數。如下面這樣（略去頭文件中的聲明語句）：

struct base * new_base()
{
    struct base * b = malloc(sizeof(struct base));
    b->a = 0;
    b->func1 = base_func1;
    return b;
}

好的，構造函數有了。通過 new_base() 調用返回的結構體指針，已經可以像類實例一樣使用了：

struct base * b1 = new_base();
b1->func1(b1);

到這裡我們已經知道如何在 C 語言中實現一個基本的“類”了。接下來一一來看前面提到的幾點。

第一點，派生類內部可以直接使用基類的 public 、protected 成員（包括變量和函數）。具體到上面的例子，我們可以在 derived_func2 中訪問基類 base 的成員 a 和 func1 ，沒有任何問題，只不過是顯式通過 derived 的第一個成員 parent 來訪問：

static void derived_func2(struct derived *_this)
{
    printf("this is derived::func2, base::a = %d\n", _this->parent.a);
    _this->parent.func1(&_this->parent);
}

第二點，使用派生類的對象，可以像訪問派生類自己的成員一樣訪問基類的成員。這個有點變化，還是只能通過派生類實例的第一個成員 parent 來訪問基類的成員（通過指針強制轉換的話可以直接訪問）。代碼如下：

struct derived d;
printf("base::a = %d\n",d.parent.a);

struct derived *p = new_derived();
((struct base *)p)->func1(p);

有點晚了，剩下的改天再寫。