如何用C语言实现继承

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@小白创作中心

如何用C语言实现继承

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来源

https://docs.pingcode.com/baike/1007454

在C语言中实现继承的核心方法包括：使用结构体、指针和函数指针。在本文中，我们将详细探讨如何在C语言中模拟继承这一面向对象的特性，并提供具体的代码示例来帮助你深入理解这一概念。

继承是面向对象编程（OOP）的一个重要特性，它允许一个类（子类）继承另一个类（父类）的属性和方法。在C语言中，虽然没有直接支持面向对象编程的语法，但我们可以通过结构体和函数指针来模拟继承的效果。

一、使用结构体模拟继承

在C语言中，结构体是一个非常有用的数据结构，可以将不同类型的数据组合在一起。我们可以通过在一个结构体中嵌套另一个结构体来实现继承的效果。

1. 基本概念

在C语言中，实现继承的基本概念是通过在一个结构体中包含另一个结构体的实例，从而使得子结构体可以访问父结构体的成员。

#include <stdio.h>

// 父类
typedef struct {
    int baseValue;
} Base;

// 子类
typedef struct {
    Base base; // 继承父类
    int derivedValue;
} Derived;

void printValues(Derived* derived) {
    printf("Base value: %d\n", derived->base.baseValue);
    printf("Derived value: %d\n", derived->derivedValue);
}

int main() {
    Derived d;
    d.base.baseValue = 10;
    d.derivedValue = 20;
    printValues(&d);
    return 0;
}

在上面的示例中，Derived结构体通过包含一个Base结构体的实例来实现继承。通过这种方式，Derived结构体可以访问Base结构体的成员。

二、使用函数指针实现多态

多态是OOP的另一个重要特性，它允许一个函数根据对象的类型来执行不同的操作。在C语言中，我们可以通过函数指针来实现多态。

1. 定义函数指针

我们可以在结构体中包含一个函数指针，从而使得不同的结构体可以定义自己的函数实现。

#include <stdio.h>

typedef struct Base {
    int baseValue;
    void (*printValue)(struct Base*);
} Base;

void basePrintValue(Base* b) {
    printf("Base value: %d\n", b->baseValue);
}

typedef struct {
    Base base; // 继承父类
    int derivedValue;
    void (*printDerivedValue)(struct Derived*);
} Derived;

void derivedPrintValue(Derived* d) {
    printf("Derived value: %d\n", d->derivedValue);
}

int main() {
    Base b = {10, basePrintValue};
    Derived d = {{20, basePrintValue}, 30, derivedPrintValue};
    b.printValue(&b);
    d.base.printValue((Base*)&d);
    d.printDerivedValue(&d);
    return 0;
}

在上面的示例中，Base结构体包含一个函数指针printValue，Derived结构体继承了Base结构体，并添加了自己的函数指针printDerivedValue。通过这种方式，我们可以实现多态。

三、实现虚函数表

虚函数表（vtable）是一种实现多态的常见方法。在C语言中，我们可以通过结构体和函数指针来模拟虚函数表。

1. 定义虚函数表

我们可以定义一个结构体来表示虚函数表，并在类结构体中包含一个指向虚函数表的指针。

#include <stdio.h>

typedef struct BaseVTable {
    void (*printValue)(struct Base*);
} BaseVTable;

typedef struct Base {
    int baseValue;
    BaseVTable* vtable;
} Base;

void basePrintValue(Base* b) {
    printf("Base value: %d\n", b->baseValue);
}

typedef struct Derived {
    Base base; // 继承父类
    int derivedValue;
    void (*printDerivedValue)(struct Derived*);
} Derived;

void derivedPrintValue(Derived* d) {
    printf("Derived value: %d\n", d->derivedValue);
}

int main() {
    BaseVTable baseVTable = {basePrintValue};
    Base b = {10, &baseVTable};
    Derived d = {{20, &baseVTable}, 30, derivedPrintValue};
    b.vtable->printValue(&b);
    d.base.vtable->printValue((Base*)&d);
    d.printDerivedValue(&d);
    return 0;
}

在上面的示例中，我们定义了一个BaseVTable结构体来表示虚函数表，并在Base结构体中包含一个指向虚函数表的指针。通过这种方式，我们可以实现多态。