以下这段C语言代码体现了一种模拟面向对象编程思想的方式。在C++等真正的面向对象编程语言中,可以使用类(class)和对象(object)来直接实现封装、继承和多态等特性。然而在C语言中,由于没有内置的面向对象机制,程序员通常通过结构体(struct)结合函数指针的方式来模拟面向对象设计。
在这段代码中:
Queue_Pro
结构体代表了队列这一"对象"的属性(数据成员)。Queue_Ops
结构体则扮演了方法集的角色,它包含了一系列指向操作队列相关功能的函数指针,模拟了面向对象中的方法或者成员函数。
当需要对队列进行操作时,通过调用queue_Ops
中的函数指针来间接执行相应的操作,这样就实现了类似于面向对象中的消息传递机制------即通过对象调用其方法。
整体上看,尽管C语言本身不支持面向对象编程,但通过这种巧妙的设计和组织方式,可以在一定程度上实现面向对象编程的设计思路和优点,如封装性、模块化等。
首先给出代码:
queue.h
#ifndef _QUEUE_H_
#define _QUEUE_H_
#include <stdint.h>
/* 对象变量 */
typedef struct
{
int32_t capacity; //队列容量
int32_t head;
int32_t tail;
int32_t size; //队列缓存长度
} Queue_Pro;
/* 对象方法 */
typedef struct
{
void (*Create)(Queue_Pro *self,uint32_t size); //创建 初始化
int8_t (*Enqueue)(Queue_Pro *self); //进队列
int8_t (*Dequeue)( Queue_Pro *self); //出队列
void (*SetEmpty)( Queue_Pro *self); //清空
int8_t (*IsEmpty)( Queue_Pro *self); //
} Queue_Ops;
extern const Queue_Ops queue_Ops;
#endif
queue.c
#include "queue.h"
static void Create(Queue_Pro *self, uint32_t size)
{
self->capacity = size;
self->head = 0;
self->tail = 0;
self->size =0;
}
static int8_t Enqueue(Queue_Pro *self)
{
if (self->size == self->capacity) {
// printf("队列已满,无法入队\n");
return 0;
}
if (self->tail >= self->capacity)
self->tail = 0;
self->size++;
return 1;
}
static int8_t Dequeue(Queue_Pro *self)
{
if (self->size == 0) {
// printf("队列为空,无法出队\n");
return 0;
}
if (self->head >= self->capacity)
self->head = 0;
self->size--;
return 1;
}
static void SetEmpty(Queue_Pro *self)
{
self->head = 0;
self->tail = 0;
self->size = 0;
}
static int8_t IsEmpty(Queue_Pro *self)
{
return (self->size == 0);
}
const Queue_Ops queue_Ops = {
.Create = &Create,
.Enqueue = &Enqueue,
.Dequeue = &Dequeue,
.SetEmpty = &SetEmpty,
.IsEmpty = &IsEmpty
};
main.c
#include "queue.h"
#define DATALEN 100
void main(void)
{
uint8_t getvalue;
Queue_Pro queue;
uint8_t databuf[DATALEN];
queue_Ops.Create(&queue,DATALEN);
/* 入队列 */
if(queue_Ops.Enqueue(&queue))
{
databuf[queue.tail++] = 10;
}
if(queue_Ops.Enqueue(&queue))
{
databuf[queue.tail++] = 20;
}
if(queue_Ops.Enqueue(&queue))
{
databuf[queue.tail++] = 30;
}
/* 出队列 */
if(queue_Ops.Dequeue(&queue))
{
getvalue=databuf[queue.head++];
}
if(queue_Ops.Dequeue(&queue))
{
getvalue=databuf[queue.head++];
}
if(queue_Ops.Dequeue(&queue))
{
getvalue=databuf[queue.head++];
}
}
在C语言中实现的一个简单循环队列(Circular Queue)数据结构,该结构包括头文件定义、方法实现以及主函数调用。以下是各部分的具体说明:
头文件(queue.h) 在头文件中,首先定义了两个核心结构体类型:
-
Queue_Pro: 表示队列对象本身,其中包含了队列的核心属性:
- 容量(capacity): 存储队列的最大元素数量。
- 头指针(head): 指向队列头部的索引。
- 尾指针(tail): 指向队列尾部即将插入新元素的位置。
- 当前队列缓存长度(size): 记录当前队列中元素的数量。
-
Queue_Ops: 作为一个函数指针集合,封装了对队列进行的各种操作,如创建队列、入队、出队、清空队列和判断队列是否为空等。
最后,在头文件中声明了一个外部引用常量queue_Ops
,它将指向这些操作的具体实现函数。
方法实现 这部分实现了在头文件中声明的所有队列操作函数:
-
Create: 初始化队列,设置其容量,并将头指针、尾指针初始化为0,同时将当前队列大小设为0。
-
Enqueue: 实现入队操作,检查队列是否已满,若未满,则执行入队动作,更新尾指针和队列大小。
-
Dequeue: 实现出队操作,检查队列是否为空,若非空,则执行出队动作,更新头指针并减少队列大小。
-
SetEmpty: 清空队列,将头指针、尾指针重置为0,并将队列大小设为0。
-
IsEmpty: 判断队列是否为空,返回一个布尔值表示结果。
全局变量声明与初始化 这部分将上述定义的方法绑定到queue_Ops
结构体实例上,这样可以通过该实例方便地调用对应的操作函数。
主函数main() 在主函数中:
-
首先定义了一个队列实例
queue
,并分配了一个名为databuf
的数据缓冲区用于存放队列中的数据元素。 -
调用
queue_Ops.Create(&queue, DATALEN)
以创建一个容量为DATALEN
的队列。 -
接着,连续执行三次入队操作,分别将数值10、20、30放入队列,通过
databuf[queue.tail++]
存储实际数据。 -
然后同样执行三次出队操作,每次成功出队后从
databuf[queue.head++]
取出数据并存放在变量getvalue
中。