面向对象基本特性的C语言实现
第２３卷第６期
２。０２年１１月微计算机应用ＭＩＣＲＯＣＯＭＰＵＴＥＲＡＰＩ’ＬＩＣＡＴＩＯＮＳＶ０１．２３，Ｎ。．６ＮｏＶ・，２００２
ｌ
面向对象基本特性的Ｃ语言实现
张泰乐肖孙圣倪宏丌５）＾
１０００８０）（中国科学院研究生院，中国科学院声学所ＤＳＰ中心北京
捕要：继承和多态性是面向对象程序语言的基本特征。本文通过对Ｃ语言的讨论・给出一种
用非面向对象程序语育实现这些特性的方法，并给出一个Ｃ语言的面向对象消息机制结构设计菜
单的具体实例。
关ｔ词：面向对象Ｃ消息机制菜单设计
在类似于Ｐｓｏｓ、ＶｘＷｏｒｋｓ等嵌入式多任务操作系统中，任务往往是依靠某种事件来驱动
的。利用一个循环，任务不断的等待任何可能的输入．然后做判断，再作出适当的处理。出
于兼容性或跨平台性的考虑，很多操作系统的内核采用非面向对象语言编写。为了降低成本，
很多操作系统的开发环境只提供Ｃ或其他非面向对象的语言，使得软件的可复用性和可维护
性比较差。
针对这个问题，本文提供了一种使用Ｃ语言实现面向对象基本特性的方法。用这种方法
编写的程序具有比较好的复用性，而且开发周期比较短，并可保持相对的稳定性。
ｌ原理
面向对象的程序设计方法是一种基于结构分析的、以数据为中心的程序设计方法。在面
向对象的程序中，活动的基本单位是对象，向对象发送消息可以激活对象的行为。所以，面
向对象消息机制设计一对象＋消息传递。
Ｃ语言虽然是一个面向过程的语言，它本身并没有提供面向对象的机制。但是通过合理的
利用Ｃ语言提供的一些机制，可以简单的模拟出种种面向对象的基本特性。
众所周知，一个对象就是客观实体的属性（数据）和行为（方法）的封装体。一般说来面向
对象的程序语言能够提供如下一些面向对象机制：①支持抽象数据类型；②行为的封装；③
继承；④多态性。
Ｃ语言中的结构体可以很容易的对具体的事物属性进行数据抽象。此外在结构体中只需
要加入函数指针，并在使用前将其赋予具体的函数，就可以实现行为的封装。需要注意的是，
这种解决办法需要在函数参数中加入一个指向结构体的本身的指针，这相当于ｃ＋＋中的
ｔｈｉｓ指针。
由此可见，用非面向对象语育完成封装性质并不困难。以ｃ为例，在结构（ｓｔｒｕｃｔ）之中放
置数据和处理数据的函数式的指针就可以得到某种程度的封装。面向对象语言的特有的性质
是继承。ｃ语言的结构体是可以嵌套的。嵌套了其他结构体的结构体就拥有了被嵌套的结构体
的属性和方法。这样傲，就使得Ｃ程序中的结构体具有了简单的继承能力。
丰立ｆ２００２０４。０２收到，２００２—０８—２６收到修改稿
第６期微计算机应用３６９
建立一个基对象（ｂａｓｅｏｂｊｅｃｔ），再从中衍化出派生对象（ｄｅｒｉｖｅｄｏｂｊｅｃｔ），这只是在表面上
实现了继承，而不是继承的目的。继承的目的在于对象操作的一般化。所谓一般化，是指一
相同的指令调用了不同的函数，这种性质称为多态。这种做法的好处在于把各种已知和未知
的情况统统纳入考虑。ｃ语言提供ｒ指针的强制类型转换机制。如果将一个派生对象的指针强
制转换为基对象的指针。我们就可以用凋用基对象的函数来调用它的各种派生对象，从而实
现多态的目的。由于Ｃ语言的结构体类型指针的强制转换只是对指针所指向的内存从新定义
而已，所以在进行强制类型转化时必须把基对象放在派生对象结构体的第一行。
２实例
Ｐｓｏｓ是一种多任务实时操作系统，与很多多任务操作系统一样，Ｐｓｏｓ的程序是靠消息的
流动维护生命的。接触过ＷｉｎｄｏｗｓＳＤＫ的人都知道，在非面向对象的程序中，程序依赖于一
个长长的ｓｗｉｔｃｈ／ｃａｓｅ结构进行处理。这种方法虽然直接，但是却不利于维护和修改。
在面向对象的程序设计中，消息交给当前活动的对象，并由其决定是否将此消息交给其
他对象处理。这里就牵涉到两个问题：消息函数的设计与消息流动的过程。为了能够使消息
处理函数具有一般化的特点，各对象应该具有相同的消息处理函数接口。这就要求每个对象
都继承来自同一个具有消息处理函数的共同基对象。
作为菜单程序，菜单的每一项具有共同的特点，就是响应用户的各种输入请求。从面向
对象设计的角度出发．菜单中所有的东西都被抽象成对象，屏幕是一个对象，子菜单是一个
对象，按钮是一个对象等等。把用户的输入看成是发给对象的消息。为了能够让采用共同的
接口来处理各种不同的用户输入，我们把用户输入抽象成一种结构体，并将这种用户输入结
构体的指针作为参数传给菜单中的各种对象。用户的输入设计如下：
ｔｙｐｅｄｅｆＭＥＳＳＡＧＥ／／用户输人的结构体｝／／这里放人各种不同的输人参数
』｝ＭＥＳＳＡＧＥ，＊ｐＭＥＳＳＡＧＥ；｛ｕａｓｉｇｎｅｄｉｎｔｌｅｎｇｔｈ／／用户输入结构体的长度
在此基础上，我们把ｐＭＥＳＳＡＧＥ类型的指针作为参数，传递给用户。设计一个具有处理
这种输入的参数的基对象，由它继承出各种各样的菜单对象，这样各种不同的对象都可以用
相同的指令来处理各种不同用户输入。很多情况下．一个消息需要牵涉到多个对象进行处理，
例如在退出子菜单时，就涉及到子菜单的退出处理和父菜单的更新等问题。为了能够让消息
在这些对象中流动，就必须在这个基对象中维护一条消息链。我们在基对象中加入指向下一
个消息处理对象的指针，这样就可以使得消息在各种对象之间流动了。简单的对象在属性和
行为上封装如下：
ｙｐｅｄｅ［ｓｔｒｕｃｔ—ＯＢＪＥＣＴ｛／／基对象
／／指向下一个消息处理对象，用来维护消息处理链
ｖｏｉｄ＋ｐＮｅｘｔＯｂｊｅｃｔ｝
（＊ＣａｌｌＢａｃｋＦｕｎｃｔｉｏｎ）（ｖｏｉｄ＋ｐＯｂｊｅｃｔ，ＭＥＳ—Ｉ｝ＯＢＪＥＣＴ．＋ｐＯＢＪＥＣＴＳＡＧＥ＋ｐＭｅｓｓａｇｅ）／／其他参数
对象的处理函数ＣａｌｌＢａｅｋＦｕｎｅｔｉｏｎ的第一个输人参数ｐＯｂｊｅｃｔ应该是指向消息处理对象
本身的指针，这样做的目的是为了提供类似Ｃ＋＋中ｔｈｉｓ指针的功能。各种对象都从此基本
对象中派牛，就都具有相同的接受用户输入的接ＩＺｌ。
简单对象的继承。例如Ｂｕｔｔｏｎ对象和子菜单对象定义如下：
‘’肚ｄ。‘５’。““一Ｂｕ丁ＴｏＮｉ７／按钮ｆ。ＢＪＥｃＴＢ８５。ｄ；／／派生自基对象
２００２年微计算机应用
一——————————————————————————————————————————————————————————————————一３７０
Ｂ００１。ｂＡｃｔｉｖｅＦｌａｚ；／／是否活动『ＯＢＪＥＣＴＢａｓｅｄ；／／Ｎ，＊自基对象
／／其他参数ｐＭＥＮＵｐＬｉｎｋＴｏ’
……！／／其他参数
，ＢＵ’１’ＴｏＮ，＊ＤＢＵＴＴＯＮ；
ｌｙｐｅｄｅｆ｛｝ＳＵＢＭＥＮＵ，“ｐＳＵＢＭＥＮＵ；ｓｔｒｕｃｔ—ＳＵＢＭＥＮＵ／／于菜单
用类似的方法还可以定义菜单，屏幕等。通过这样的方法定义就可以用统一的语句来调
用实际上各种不同的函数。并且当需要修改或增加菜单时只需要修改和增加各个结构体和结
构体所指函数即可，而无需对程序的其他部分做出凋整。这样使得程序便于维护。
阋度发送给对象的消息代码如下：
ｖ（ＪｉｄｘＡｃｔｉｖｅＯｂｌｅｃｔ＝８＿ｓｃｒｅｅｎ；／／屏幕ｉｆ（（（ｐＯＢＪＥＣＴ）ｐＯｂｊｅｍ）一）ＣａｌｌＢａｃｋＦｕｎｅｔｉｏｎ！＝
ＮＵＬＬ）／／处理函数存在吗
ｉｆ（（（ｐ０ＢＪＥＣＴ）ｐｏｂＪｅｃｔ）一＞ＣａｌｌＢａｃｋＦｕｎｃｔｌｏｎ（ｐＯｂ—…／／肚他的初婚化丁作／／以Ｆ是具体的调度
ｗｈｉｌｅ（ＭＳＧＲｅｃｅｉｖｅ（Ｍｅｓｓａｇｅ））｛／／等待用户消息
ｖｏｉｄ＊ｐＯｂｊｅｃｔ＝ＡｅｔｉｖｅＯｂｊｅｃｔ；／／指向消息处理对
象
ｗｈｉｌｅ（ｐＯｂｊｅｃｔ！＝ＮＵＩ。Ｌ）｛／／判断有无处理对象的
指针ｊｅｃｔ，糊Ｖｉｅｓｓａｇｅ））ｂｒｅａｋ；／／女口果处理结束就退出ｐＯｂｊｅｃｔ＝（（ｐ０脚ＥＣＴ）ｐＯｂｊｅｃｔ）一＞ｐＮｅｘｔＯｂｊｅｃｔ；；／／以上是强制类型转换和多态性质实现的例子
这种调度机制对各个具体对象是没有假设的，他们只需要有共同的接口就可以了，所以
代码的复用性可以得到大幅的提高。
程序在初始化结束后就一直等待用户消息输入，并一直处于挂起状态。接收到消息后，交
由各对象处理，并可完成在对象中的流动。等到消息处理完毕，程序会再次处于挂起状态，等
待下一次消息来驱动。
３结束语
在程序中采用封装、继承、多态性等面向对象的基本特性可以使得程序员主要关注所开
发程序的个性，其共性由程序封装完成，大大提高了程序的可复用性和可维护性。近两年在
渚如手机、信息家电等嵌入式系统中对人机界面的要求越来越复杂，然而现有的很多嵌入式
开发平台中还只能提供类似于Ｃ等非面向对象的开发语言。这种面向过程的传统开发方法很
难适应程序所提出的需求，并且这种程序不利于维护和二次开发。采用本文提供的方法可以
给程序一砦基本的面向对象特性，从而缓解这些矛盾。笔者在开发数字卫星接收机的菜单程
序时使川ｒ上述的方法，目前此系统运行良好，取得了预期的效果。
参考文
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面向对象基本特性的C语言实现
作者：
作者单位：
刊名：
英文刊名：
年，卷(期)：
被引用次数：张泰乐， 肖孙圣， 倪宏中国科学院研究生院,中国科学院声学所DSP中心,北京,100080微计算机应用MICROCOMPUTER APPLICATIONS2002，23(6)3次
参考文献(3条)
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2.谭浩强 C程序设计 1991
3.BRUCE ECKEL Thinking in Java 2000
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