如何寫出優(yōu)美的C語言代碼
面向?qū)ο蟮恼Z言更接近人的思維方式，而且在很大程度上降低了代碼的復(fù)雜性，同時提高了代碼的可讀性和可維護性，傳統(tǒng)的 C 代碼同樣可以設(shè)計出比較易讀，易維護，復(fù)雜度較低的優(yōu)美代碼，本文將通過一個實際的例子來說明這一點。
基礎(chǔ)知識
結(jié)構(gòu)體
除了提供基本數(shù)據(jù)類型外，C 語言還提供給用戶自己定制數(shù)據(jù)類型的能力，那就是結(jié)構(gòu)體，在 C 語言中，你可以用結(jié)構(gòu)體來表示任何實體。結(jié)構(gòu)體正是面向?qū)ο笳Z言中的類的概念的雛形，比如：
typedef struct{
float x;
float y;
}Point;
定義了一個平面坐標(biāo)系中的一個點，點中有兩個域，x 坐標(biāo)和 y 坐標(biāo)。
結(jié)構(gòu)體中的域稱為結(jié)構(gòu)體的成員。結(jié)構(gòu)體中的數(shù)據(jù)類型可以是簡單數(shù)據(jù)類型，也可以是其他的結(jié)構(gòu)體，甚至結(jié)構(gòu)體本身還可以嵌套，比如，一個標(biāo)準(zhǔn)的鏈表結(jié)構(gòu)可以進行如下定義：
typedef struct node{
void *data;// 數(shù)據(jù)指針
int dataLength;// 數(shù)據(jù)長度
struct node *next;// 指向下一個節(jié)點
}Node;
可以看到，結(jié)構(gòu)體 node 中的 next 指針的類型又是 node 類型。
函數(shù)指針
指針是 C 語言的靈魂，是 C 比其他語言更靈活，更強大的地方。所以學(xué)習(xí) C 語言必須很好的掌握指針。函數(shù)指針，即指向函數(shù)在內(nèi)存映射中的首地址的指針，通過函數(shù)指針，可以將函數(shù)作為參數(shù)傳遞給另一個函數(shù)，并在適當(dāng)?shù)臅r候調(diào)用，從而實現(xiàn)異步通信等功能。
比如， UNIX/Linux 系統(tǒng)中的信號注冊函數(shù)，其原型如下：
void (*signal(int signo,void (*func)(int))) (int)
使用的時候，需要自己在外部定義一個信號處理函數(shù) (signal handler), 然后使用 signal(sigNo, handler) 將處理程序注冊在進程上，當(dāng)信號發(fā)生時，進程就可以回調(diào)信號處理函數(shù)。
將函數(shù)指針作為結(jié)構(gòu)體的成員
正如前面提到的，結(jié)構(gòu)體的成員可以是簡單的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，也可以是其他的結(jié)構(gòu)體，當(dāng)然，也可以是指針。當(dāng)將函數(shù)指針作為結(jié)構(gòu)體的成員，并且這些函數(shù)只用來操作本結(jié)構(gòu)體中的數(shù)據(jù)時，就可以形成一個獨立的實體，這個實體中既有數(shù)據(jù)，也有對數(shù)據(jù)的操作，這樣自然就可以引出類(class)的概念。
面向?qū)ο笳Z言的特性
一般而言，繼承，封裝和多態(tài)被認(rèn)為是面向?qū)ο笳Z言所必須支持的三種特征，也正是通過這三種特征才可以體現(xiàn)出面向?qū)ο笤谀男┓矫鎯?yōu)于面向過程。由于語言開發(fā)商的宣傳或其他的各種原因，使的表面上面向?qū)ο蟮乃枷胍ㄟ^語言為載體而得以實現(xiàn)，然而實際上，面向?qū)ο笫且环N軟件設(shè)計思想，完全是可以與具體實現(xiàn)無關(guān)的。
雖然如此，但是不可否認(rèn)，這些所謂的純面向?qū)ο蟮恼Z言，在其代碼的可讀性以及與人的自然思維的匹配方面，比面向過程的語言要好的多。
語言層次的面向?qū)ο?/p>
我們一般要描述一個對象，一般需要描述這個對象的一些屬性，比如盒子(box) 是一個實體，它有 6 個面，有顏色，重量，是否為空等屬性，并且可以放東西進去，可以取東西出來。在面向?qū)ο蟮恼Z言中，通常將這樣的對象抽象成一個類 (class):
class Box{
clolr color;
int weight;
boolean empty;
put(something);
something get();
}
對盒子進行操作時，可以做一下動作：
Box.put(cake); Box.get();// 取到某個東西，從盒子中。
而面向過程的語言中，通常是將實體傳遞給一個貫穿全局的函數(shù)來進行的，同樣以 Box 為例，對 Box 進行操作時，往往是這樣：
Put(Box, cake);// 將一個蛋糕放到盒子中 Get(Box);// 從盒子中取出某個東西來
而顯然，第一種代碼形式更符合常理，所以面向?qū)ο蟮恼Z言大都提供這種語言層面的細(xì)節(jié)的支持，使得代碼的可讀性，可理解性大大增加。 C 語言，作為一個靈活而簡單的語言，我們完全可以通過 C 提供的簡單機制，實現(xiàn)這樣的比較優(yōu)美的代碼形式。
C 語言的面向?qū)ο?/strong>
如前所說，面向?qū)ο笫且环N軟件設(shè)計的思想，是語言無關(guān)的。在本節(jié)中，我舉一個鏈表(list)的例子來說明如何在 C 語言中的設(shè)計出有面向?qū)ο箫L(fēng)格的代碼。
定義接口
接口是面向?qū)ο笳Z言中的一個比較重要的概念，接口只對外部承諾實現(xiàn)該接口的實體可以完成什么樣的功能，但是不暴露實現(xiàn)的方式。這樣的好處是，實現(xiàn)者可以在不接觸接口使用者的代碼的情況下，對實現(xiàn)進行調(diào)整。
我們來看看鏈表的接口定義：
清單 1. 鏈表的接口定義
#ifndef _ILIST_H
#define _ILIST_H
// 定義鏈表中的節(jié)點結(jié)構(gòu)
typedef struct node{
void *data;
struct node *next;
}Node;
// 定義鏈表結(jié)構(gòu)
typedef struct list{
struct list *_this;
Node *head;
int size;
void (*insert)(void *node);// 函數(shù)指針
void (*drop)(void *node);
void (*clear)();
int (*getSize)();
void* (*get)(int index);
void (*print)();
}List;
void insert(void *node);
void drop(void *node);
void clear();
int getSize();
void* get(int index);
void print();
#endif /* _ILIST_H */
IList 接口中，可以清晰的看到，對于一個 list 實體 ( 也就是對象 ) 來說，可以在其上進行 insert, drop, clear, getSize, get(index) 以及 print 等操作。
接口的實現(xiàn)
清單 2. 構(gòu)造方法
Node *node = NULL;
List *list = NULL;
void insert(void *node);
void drop(void *node);
void clear();
int getSize();
void print();
void* get(int index);
List *ListConstruction(){
list = (List*)malloc(sizeof(List));
node = (Node*)malloc(sizeof(Node));
list->head = node;
list->insert = insert;// 將 insert 函數(shù)實現(xiàn)注冊在 list 實體上
list->drop = drop;
list->clear = clear;
list->size = 0;
list->getSize = getSize;
list->get = get;
list->print = print;
list->_this = list;// 用 _this 指針將 list 本身保存起來
return (List*)list;
}
需要注意的是此處的 _this 指針，_this 指針可以保證外部對 list 的操作映射到對 _this 的操作上，從而使得代碼得到簡化。
清單 3. 插入及刪除
// 將一個 node 插入到一個 list 對象上
void insert(void *node){
Node *current = (Node*)malloc(sizeof(Node));
current->data = node;
current->next = list->_this->head->next;
list->_this->head->next = current;
(list->_this->size)++;
}
// 刪除一個指定的節(jié)點 node
void drop(void *node){
Node *t = list->_this->head;
Node *d = NULL;
int i = 0;
for(i;i < list->_this->size;i++){
d = list->_this->head->next;
if(d->data == ((Node*)node)->data){
list->_this->head->next = d->next;
free(d);
(list->_this->size)--;
break;
}else{
list->_this->head = list->_this->head->next;
}
}
list->_this->head = t;
}
其他的實現(xiàn)代碼可以參看下載部分，這里限于篇幅就不再意義列舉出來。
測試
測試代碼
好了，前面做的一切工作都是為了保證我們的暴露給使用者的 API 可以盡量的簡潔，優(yōu)美，現(xiàn)在到測試的時候了：
清單 4. 測試代碼
int main(int argc, char** argv) {
List *list = (List*)ListConstruction();// 構(gòu)造一個新的鏈表
// 插入一些值做測試
list->insert("Apple");
list->insert("Borland");
list->insert("Cisco");
list->insert("Dell");
list->insert("Electrolux");
list->insert("FireFox");
list->insert("Google");
list->print();// 打印整個列表
printf("list size = %d\n",list->getSize());
Node node;
node.data = "Electrolux";
node.next = NULL;
list->drop(&node);// 刪除一個節(jié)點
node.data = "Cisco";
node.next = NULL;
list->drop(&node);// 刪除另一個節(jié)點
list->print();// 再次打印
printf("list size = %d\n",list->getSize());
list->clear();// 清空列表
return 0;
}
圖 1. 運行結(jié)果
結(jié)束語
C 語言所誕生的UNIX平臺提倡這樣一種設(shè)計哲學(xué)：盡量進行簡單的設(shè)計，讓使用者如同搭積木一樣的將這些簡單的工具連接成強大的，完整的應(yīng)用。 應(yīng)該說，C 比較好的繼承了這一點，C 語言非常簡潔，非常強大，而由于 C 語言誕生的比較早，當(dāng)時的面向?qū)ο蟮乃枷脒€不成熟，所以出現(xiàn)了大量的過程式的 C 應(yīng)用，從而給人們一種 C 語言是面向過程的語言的錯覺，其實 C 只是提供了一些簡單，強大而通用的能力，至于你想將其搭成什么樣的積木，則全靠你自己了。
總結(jié)
以上就是這篇文章的全部內(nèi)容了，希望本文的內(nèi)容對大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價值，謝謝大家對腳本之家的支持。如果你想了解更多相關(guān)內(nèi)容請查看下面相關(guān)鏈接
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