C 语言：春节回家聚会，只有我没带对象！
作者 | 刘欣
责编 | 伍杏玲
本文经授权转载自码农翻身（ID：coderising）
【CSDN 编者按】作为程序员的你，有没有设想过各语言相聚一堂会是怎样的情景呢？他们讨论的是各自酷炫的技术技能？还是使用人数？或是网站排名？
错了，他们也在讨论各自“对象”呢。
聚会
C 语言春节回家过年，遇到了不少小伙伴：Java , Python, JavaScript，Ruby......
大家在大城市发展得都不错，回到老家，聚到一起吃饭， 谈天说地，都是喜气洋洋。
尤其是 Python 和 JavaScript，更是成了明星，一个吹嘘说自己是人工智能的必备，另外一个炫耀说自己是世界上最流行的语言，不信有某某语言流行度排行榜为证， 还有 GitHub 上的众多项目云云。
老练的 Java 则是一直拿 TIOBE 排行榜说事儿：“我已经连续 10 多年排行第一了，高处不胜寒啊！”
提到 TIOBE，Python 更是得意：“我今年还被选为 TIOBE 的年度编程语言呢！”
虽然常年排名 TIOBE 第二，C 语言有点黯然神伤，人类用自己写的程序可真不少，可都是处于底层，在系统级编程、操作系统、数据库、编译器等，与应用层比起来，没那么光鲜亮丽。
现在很多人培训了 Python、Java 就说自己会编程了， 不懂指针、不懂内存、不懂底层的基本原理， 那能算会编程吗？
C 语言开始愤愤不平，闷头吃菜，似乎要把这股郁闷之气发泄到美味佳肴上去。
觥筹交错之间，Java 搂住 C 的肩膀，亲切地说：“兄弟，你有对象了吗？”
这下可捅了马蜂窝，大家的眼光齐刷刷地聚集到 C 语言的身上。
C 嚅嗫了半天：“没，没有。”
“哈哈哈！ 我们都有对象，你这么大了还没对象？！” Python 笑道。
“是啊，一个没有对象的编程语言还有什么前途？” JavaScript 补刀，他原来没有 class 的概念，是通过“原型”实现的 OOP，最近几年才在语法层面引入 class 关键字。
“我虽然没有对象，但是有指针啊，功能非常强大。”
“指针？你说的是那容易出错的指针吗？ 现在有谁用指针啊？” JavaScript 说道。
“不会用指针，就不是真正的程序员！” C 语言涨红了脸。
餐桌的气氛变得有些尴尬，捅了篓子的 Java 招呼着说：“来来来，继续喝酒。”
好不容易熬到聚餐结束，C 语言回到了自己的家，家里冷冷清清，自己的“亲爹”丹尼斯·里奇(Dennis Ritchie)，有史以来最伟大的程序员之一， 已经于 2011 年 10 月不幸去世。
桌子上摆着的一本《C程序设计语言》，那是丹尼斯·里奇唯一的遗著， 拿起这本书，C 不由悲从心来。
串门
C 语言突然想起来对门的 Ken Thompson，那是 Dennis Ritchie 的“好基友”，他们俩一起创造了伟大的 Unix 操作系统，获得了计算机界的最高奖：图灵奖。
要不问问 Ken ？ 为什么不让我有对象？不让我面向对象编程！
C 来到 Ken Thompson 的门口，按了门铃。门开了，C 语言一眼就看到 Ken Thompson 正在和 Go 玩得不亦乐乎，心中更是凄苦，Go 才是人家的亲儿子，我算老几， 转身便要离去。
Ken 却从后面叫住了他：“小 C 啊，快进来，和你的兄弟 Go 玩一会儿。”
看到 C 满脸沮丧，Ken 也大为吃惊：“大过年的，怎么回事？”
C 不满地说：“当年你们为什么不让我有对象？”
“对象，什么对象？ 奥，你是说面向对象编程吧！其实你亲爹把你设计出来，主要是做系统级编程的，要的是贴近硬件，要的是效率，要那复杂玩意儿干啥？中看不中用，再说了，你和 Go 一样，不是有 struct 吗？ ” Ken 转向 Go ，挤了挤眼睛。
“是啊是啊，struct 很好用的！” Go 马上附和。
“但是 struct 也实现不了 OOP， Python、JavaScript 他们都嘲笑我！ ”
“那你说说，什么是 OOP ？” Ken 问道。
“封装、继承、多态吧？ ” C 回答到。
“好，我来给你掰扯掰扯，用 C 语言怎么实现封装、继承还有多态！”
封装
Ken Thompson 迅速就写了一段代码。 他说：“我们先来说说封装，这封装就是把信息给隐藏起来，你先看看这段代码。”
shape.h
shape.c
main.c
这里定义了一个叫做 Shape 的结构体，外界只能通过相关的函数来对这个 Shape 进行操作，例如创建(Shape_create)， 移动(Shape_move), 还有获取位置（Shape_getX）等，不能直接访问 Shape 的内部数据结构。
虽然这里没有 class 这样的关键字，数据结构和相关操作是分开写的，看起来不太完美， 但确实是实现了封装。
C 看到 Ken Thompson 居然把那个指针的名称叫做 self, 和 Python 的相同，不由得笑了起来：“我明白了，那继承该怎么做呢？”
继承
Ken Thompson 不吭声，继续写代码：
这次定义了一个矩形(Rectangle)的结构体，其中嵌套了 Shape，难道这就实现了继承？ C 有点疑惑。
Go 小子在旁边叫了起来：“我明白了，在内存中，他们是这样的。”
通过这种组合的方式，也算是实现了继承吧。
多态
这么轻松就实现了封装和继承，C 语言感到很兴奋， 但是多态怎么实现呢？
这时候又传来了门铃声，Linus 大神拎着一瓶酒进来，要找 C 小伙儿喝酒，看到这桌子上的代码，立刻就明白了怎么回事。
他说道：“别整那么多花里胡哨的东西，还多态，不就是函数指针嘛！ 我给你举个例子。”
“这个结构体包含了两个函数指针，一个用来计算图形的面积，另外一个把这个图形画出来。我们把这个结构体叫做虚函数表。”
“这有什么用啊？”
“在你的 Shape 中，添加一个指向该函数表的指针就行了。” Linus 回答。
C 和Go 都是一脸茫然。
“你们想想啊，当你创建一个子类对象的时候，比如 Rectangle， 把那个虚函数指针 vptr 指向另外一组函数，会怎么样？”
两人还是不懂，Linus 只好继续画图：
现在 C 有点明白了， 无论是 Rectangle 对象，还是 Square 对象，在调用 Shape_area 方法的时候， 都需要通过 vptr 这个指针找到虚函数表中的 area 方法，对于 Rectangle，找到的是 Rectangel_area 方法，对于 Square，找到的是 Square_area 方法。
struct Rectangle *r = Rectangle_create(5,5,10,10); Shape_area((struct Shape *) r);
“其实吧，你的兄弟 C++ 的多态实现原理也是类似的！在运行时查找真正的函数去执行。” Ken 总结道。
“对，这种函数指针的使用方法太常见了，在我的 Linux 操作系统中也会定义类似的东西。” Linus道。
“只要 IO 设备提供这几个函数的实际定义，就可以将 File 结构体的函数指针指向对应的实现，那就实现了用同一套接口操作不同的 IO 设备。”
C 语言高兴起来：“哈哈，我就说我的指针很厉害吧，这些全是通过指针来实现的。”
“是啊，别听Java、Python、JavaScript 他们胡说，你也有对象，也能进行面向对象的编程！”
C 语言说：“走，喝酒去！”
本文的例子主要来源于：
https://www.state-machine.com/doc/AN_OOP_in_C.pdf