C语言实现C++继承和多态的代码分享

下面我就为你介绍一下如何用C语言实现C++继承和多态的代码分享。

1. 前言

在C语言中，虽然没有C++那样的继承和多态特性，但是我们可以通过结构体和函数指针的方式来实现类似的功能。下面将介绍如何使用C语言来实现类似C++中的继承和多态。

2. 实现继承

我们可以通过结构体来实现继承。具体步骤如下：

• 定义父类

typedef struct _animal {
    void (*make_sound)(void);
} animal;

定义一个父类结构体 animal，其中包含一个函数指针 make_sound，它可以用来实现子类中的方法重写（后面会讲到）。

• 定义子类

typedef struct _cat {
    animal base;
} cat;

定义一个子类结构体 cat，其中包含父类结构体 animal 的一个实例 base，表示 cat 是从 animal 继承而来的。

• 实现方法

void cat_make_sound(void) {
    printf("Meow!\n");
}

实现 cat 的方法。

• 调用方法

cat my_cat;
my_cat.base.make_sound = cat_make_sound;
my_cat.base.make_sound();

定义一个 cat 类型的变量 my_cat，将 cat 的方法 cat_make_sound 赋值给 my_cat 的父类 animal 中的函数指针 make_sound，然后调用 make_sound 即可输出 "Meow!"。

3. 实现多态

在C语言中，通过结构体和函数指针的配合使用，也可以实现多态。具体步骤如下：

• 父类定义函数指针

typedef struct _shape {
    void (*draw)(void);
} shape;

定义一个父类结构体 shape，其中包含一个函数指针 draw，它可以用来实现子类中的方法重写（后面会讲到）。

• 子类继承父类，并实现父类方法

typedef struct _circle {
    shape base;
    int radius;
} circle;

void circle_draw(void) {
    printf("Draw a circle\n");
}

定义一个子类结构体 circle，其中包含父类结构体 shape 的一个实例 base，表示 circle 是从 shape 继承而来的，同时也包含一个属性 radius，表示圆的半径。还需要实现子类中的方法 circle_draw()，用来输出画圆的操作。

• 子类重写父类方法

typedef struct _square {
    shape base;
    int length;
} square;

void square_draw(void) {
    printf("Draw a square\n");
}

void square_draw_twice(void) {
    square s;
    s.base.draw = (void (*)(void))square_draw;
    s.base.draw();
    s.base.draw();
}

定义一个子类结构体 square，其中包含父类结构体 shape 的一个实例 base，表示 square 是从 shape 继承而来的，同时也包含一个属性 length，表示正方形的边长。然后重写父类方法 draw()，并实现子类自己的方法 square_draw_twice()，用来输出画正方形的操作。

• 调用方法

int main() {
    circle c;
    c.base.draw = circle_draw;
    square_draw_twice();
    c.base.draw();
    return 0;
}

定义一个 circle 类型的变量 c，将 circle 的方法 circle_draw 赋值给 c 的父类 shape 中的函数指针 draw，然后调用 draw 即可输出 "Draw a circle"。另外还调用了 square_draw_twice，它实现了以正方形的形式输出两个矩形的操作。

4. 示例说明

我们通过实现一个直角三角形类来演示继承和多态的实现过程。

• 定义父类

typedef struct _triangle {
    void (*area)(int a, int b);
} triangle;

我们先定义一个父类 triangle，其中包含一个函数指针 area，它可以用来计算三角形的面积。

-定义子类

typedef struct _righttriangle {
    triangle base;
} righttriangle;

然后定义一个子类 righttriangle，它继承自父类 triangle，其中包含父类结构体 triangle 的一个实例 base，表示 righttriangle 是从 triangle 继承而来的。

• 实现方法

void righttriangle_area(int a, int b) {
    printf("Area of Right Triangle: %.2f\n", 0.5 * a * b);
}

我们实现了 righttriangle 类的方法 righttriangle_area，用于计算直角三角形的面积。当然，你也可以实现其他的方法，如计算周长等。

• 调用方法

righttriangle rt;
rt.base.area = righttriangle_area;
rt.base.area(3, 4);

最后，我们定义一个 righttriangle 类型的变量 rt，并将 righttriangle 的方法 righttriangle_area 赋值给 rt 的父类 triangle 中的函数指针 area，然后调用 area 即可计算直角三角形的面积。

下面是输出的结果：

Area of Right Triangle: 6.00

通过这个示例，我们成功地实现了通过结构体和函数指针来实现 C++ 继承和多态的功能。