如何在纯C中实现类、继承和多态（小白友好版）

SimpleLearingAI2025-05-05 13:06

基本实现原理

c 复制代码

/* 通过结构体+函数指针模拟类 */
typedef struct {
    // 成员变量
    int x;  
    // 成员方法（函数指针）                  
    void (*print)(void* self);  
} MyClass;

/* 成员函数实现 */
void my_print(void* self) {
    MyClass* obj = (MyClass*)self;
    printf("Value: %d\n", obj->x);
}

/* 构造函数 */
MyClass* MyClass_create(int x) {
    MyClass* obj = malloc(sizeof(MyClass));
    obj->x = x;
    obj->print = my_print;  // 方法绑定
    return obj;
}

🔀 三种核心特性实现

1. 封装

c 复制代码

// 头文件（.h）中只声明结构体指针
typedef struct HiddenClass HiddenClass;

// 源文件（.c）中定义真实结构体
struct HiddenClass {
    int private_data;
    void (*public_method)(HiddenClass*);
};

2. 继承

c 复制代码

/* 基类 */
typedef struct {
    int base_val;
    void (*base_method)();
} Base;

/* 派生类 */
typedef struct {
    Base super;  // 包含基类实现继承
    int derived_val;
} Derived;

3. 多态

c 复制代码

typedef struct {
    void (*speak)();
} Animal;

void dog_speak() { printf("汪汪汪\n"); }
void cat_speak() { printf("喵喵喵\n"); }

Animal dog = { .speak = dog_speak };
Animal cat = { .speak = cat_speak };

🧩 完整示例：图形系统

c 复制代码

/* 基类：Shape */
typedef struct Shape Shape;
struct Shape {
    void (*draw)(Shape*);
};

/* 派生类：Circle */
typedef struct {
    Shape parent;  // 继承
    int radius;
} Circle;

void circle_draw(Shape* self) {
    Circle* c = (Circle*)self;
    printf("绘制半径%d的圆\n", c->radius);
}

Circle* create_circle(int r) {
    Circle* c = malloc(sizeof(Circle));
    c->parent.draw = circle_draw;
    c->radius = r;
    return c;
}

备注

个人水平有限，有问题随时交流~