【UML+OOPC嵌入式C语言开发】使用C语言实现一个面向对象语言才能够实现的类

黑心萝卜三条杠2023-09-03 16:16

    • @[toc]

      （前面两部分有点无聊，如果大家没兴趣看可以直接从知识讲解开始看）

      简述OOPC

      oopc，是一种轻量级的面向对象的C语言编程框架 ， LW_OOPC是Light-Weight Object-Oriented Programming in(with) C的缩写，总共一个.h文件, 20个宏, 约130行代码, 非常的轻量级, 但却很好的支持了很多面向对象的特性 , 比如继承, 多态。 可以优美的实现面向接口编程。 这个框架是由台湾的高焕堂先生以及他的MISOO团队首创。

      开发环境

      • 采用vscode为IDE
      • 使用makefile编写编译规则
      • 使用GCC编译器

      这里vscode的作用主要是编辑，哈哈哈。至于使用makefile编写编译规则，它既可以减少不必要的编译次数(文件数量较少体现不出)，也解决了博主在vscode的同一个项目中，无法同时编译多个.c文件，总之，非常好用。😅🤣

      知识讲解

      面向对象语言开发特性：

      • 封装：根据职责将属性和方法封装到一个抽象的类中;
      • 继承：实现代码的重用，相同的代码不需要重复的写;
      • 多态：以封装和继承为前提，不同的子类对象调用相同的方法，产生不同的执行结果;

      函数指针   指针，形象化地来说就是一个指向一个空间的地址，也就是通过这个指针可以访问这个地址存储的内容。   函数指针，是一个函数经过编译后，计算机会给它分配一段存储空间，而函数指针实际上是指向这段存储空间首地址的一个指针。 那么其函数名就表示函数的指针，代表了函数的起始地址。   函数指针格式为 类型名 (*指针变量名) (函数参数列表)，这里的类型名也可以理解为函数返回值的类型。   例如：

      • 一个不带参数的函数指针可以表示为：void (*pFun) (void);
      • 一个带1个参数的函数指针可以表示为：void (*pFun) (int);
      • 一个带1个参数并且有返回值的函数指针可以表示为：int (*pFun) (int);

      当需要指向一个函数时，需要定义一个返回值、函数参数个数类型一致的函数，例如：

      c 复制代码 
      #include "stdio.h"
void fun(void)
{
	printf("this is fun\n");
}

int main(void)
{
	void (*p) (void);
	p = fun;
	(*p)();
	
	return 0;
}

      其运行结果为：

      那么一起来看看oopc是如何是如何进行面向对象开发的吧！🤤🤤🤤

      关键字CLASS   oopc中，一个类实际上是通过一个结构体实现 。伪关键字CLASS实际上是通过define重新声明得到，实际上其定义为#define CLASS(type) typedef struct type type。（将其称为伪关键字是因为：在面向对语言中其确实是一个关键字，如java、python等确实有关键字class，而oopc的CLASS是通过声明得到，并不是C语言实际存在的关键字。）   例如,定义一个类A:

      c 复制代码 
      // 类
CLASS (A)
{
	···// 属性及方法
};

      关键字IMPLEMENTS   implements关键字，在面向对象语言中，是继承一个接口 比不可少的关键字（这里指java语言）。其实在基于oopc的C语言开发中，也是类似的。   在oopc中，关键字IMPLEMENTS本质也是一个结构体 ，只不过就是将一个结构体变量名重新声明成IMPLEMENTS了，其声明为#define IMPLEMENTS(type) struct type type。（IMPLEMENTS也是一个伪关键字）   明白了类的实现，接口的实现也就简单了，因为两者的本质都是结构体嘛。其实现为：

      c 复制代码 
      // 接口
INTERFACE (base)
{
	···// 接口的属性及方法
};

      构造器CTOR   在oopc中，构造器CTOR是一个非常重要的玩意。   在oopc程序中，设计类是一件重要的工作，其目的是借之产生对象。"构造器"(Constructor）函数，可称之为"对象之母"，它能够依照类的定义产生对象。   构造器CTOR在lw_oopc.h文件中的声明为:

      c 复制代码 
      #define CTOR(type)                                      \
    type* type##_new() {                                \
    struct type *cthis;                                 \
    cthis = (struct type*)malloc(sizeof(struct type));  \
    if(!cthis)                                          \
    {                                                   \
        return 0;                                       \
    }                                                   \
    type##_ctor(cthis);                                 \
    return cthis;                                       \
}

      不难看出：CTOR构造器的主要功能为，使用malloc函数分配内存空间给所声明的对象。   使用示例：

      在头文件中使用

      c 复制代码 
      	// 类的声明
	class (A)
	{
		void (*fun) (void);
	}
	// 外部声明
	extern A* A_new();

      在.c文件中使用

      c 复制代码 
      	// 类的方法
	static void testFun(void)
	{
		printf("this is a fun");
	}
	// 使用构造器构造类
	CTOR (A)
    	FUNCTION_SETTING(fun,testFun);
    END_CTOR

      在这里需要注意：外部声明函数**extern A* A_new();**声明时一定要使用类的名字，否则会出现报错。（这个声明可加可不加，网上也有很多帖子是使用ANew()来声明一个类的，可能是其修改了lw_oopc.h文件中的声明吧。）

      函数示例

      类的实现示例

      main.c文件

      c 复制代码 
      #include <stdio.h>
#include "light.h"
#include "lw_oopc.h"
void main(void)
{
    printf("class light test\n");
    Light*n = (Light*)Light_new();
    n->init(n);
    printf("light state:%d\n",n->getState(n));
    n->setState(n,1);
    printf("new light state:%d\n",n->getState(n));
}

      light.c文件

      c 复制代码 
      #include "light.h"
#include "stdio.h"
#include "lw_oopc.h"

// 灯类的初始化
static void lightInit(void *light)
{
    Light*pthis = (Light*)light;
    pthis->state = 0;
}

// 获取灯的状态
static int getLightState(void *light)
{
    Light*pthis = (Light*)light;
    return pthis->state;
}

// 设置灯的状态
static void setLightState(void *light,int newState)
{
    Light*pthis = (Light*)light;
    pthis->state = newState;
}

// 构造器  分配空间给类
CTOR (Light)
    FUNCTION_SETTING(init,lightInit);
    FUNCTION_SETTING(getState,getLightState);
    FUNCTION_SETTING(setState,setLightState);
END_CTOR

      light.h文件

      c 复制代码 
      #ifndef  _LIGHT_H
#define  _LIGHT_H

#include "lw_oopc.h"

CLASS (Light)
{
    int state;
    void (*init) (void*);
    int (*getState) (void*);
    void (*setState) (void*,int newState);
};

// 相当于重新new一个灯类
extern Light* Light_new();

#endif // _DATA_H

      vscode运行结果

      接口实现示例

      main.c文件

      c 复制代码 
      #include <stdio.h>
#include "lw_oopc.h"
#include "myInterface.h"

// 接口测试
void main(void)
{
    // 圆类的实现
    circle*c = (circle*)circle_new();
    c->baseShape.init(c,"circle");
    c->baseShape.draw(c);
    c->vMove(c);

    // 正方形类的实现
    square* s = square_new();
    s->baseShape.init(s,"square1");
    s->baseShape.draw(s);
    s->vMove(s);
}

      myInterface.h文件

      c 复制代码 
      #ifndef _MYINTERFACE_H
#define _MYINTERFACE_H

#include "lw_oopc.h"

// 接口
INTERFACE (baseShape)
{
    char name[10];
    void (*init) (void*,char*);
    void (*draw) (void*);
};

// 圆类
CLASS (circle)
{
    IMPLEMENTS (baseShape);
    void (*vMove) (void*);
};
extern circle* circle_new();

// 正方形类
CLASS (square)
{
    IMPLEMENTS (baseShape);
    void (*vMove) (void*);
};
extern square* square_new();

#endif //_MYINTERFACE_H

      myInterface.c文件

      c 复制代码 
      #include "myInterface.h"
#include "string.h"
#include "stdio.h" 

/********************圆类的实现*******************/

void cinit(void*p,char*name)
{
    circle*pthis = (circle*)p;
    strcpy(pthis->baseShape.name,name);
}

void cdraw(void*p)
{
    circle*pthis = (circle*)p;
    printf("%s drawing\n",pthis->baseShape.name);
}

void cmove(void *p)
{
    circle*pthis = (circle*)p;
    printf("%s moving\n",pthis->baseShape.name);
}


CTOR (circle)
    FUNCTION_SETTING(vMove,cmove);
    FUNCTION_SETTING(baseShape.init,cinit);
    FUNCTION_SETTING(baseShape.draw,cdraw);
END_CTOR


/********************正方形类的实现*******************/
void sinit(void*p,char*name)
{
    square*pthis = (square*)p;
    strcpy(pthis->baseShape.name,name);
}

void sdraw(void*p)
{
    square*pthis = (square*)p;
    printf("%s drawing\n",pthis->baseShape.name);
}

void smove(void *p)
{
    square*pthis = (square*)p;
    printf("%s moving\n",pthis->baseShape.name);
}


CTOR (square)
    FUNCTION_SETTING(vMove,smove);
    FUNCTION_SETTING(baseShape.init,sinit);
    FUNCTION_SETTING(baseShape.draw,sdraw);
END_CTOR

      结果

      lw_oopc相关的文件大家可以去gitee或者是github上面找找，上面有很多示例，博主还没完全码明白。oopc相关文件的示例仓库😅😅😅

      小编会持续更新的哟！欢迎大家点赞+收藏+关注！！！🤤🤤🤤

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