用c语言模拟虚函数

本文介绍了如何使用C语言来模拟实现虚函数的功能。通过定义结构体`vtable`存储函数指针,创建`father`和`son`结构体,并分别设置各自的虚表指针,调用`test`函数来执行不同对象的打印方法。最终,`father`和`son`对象将根据其关联的虚函数指针执行相应的`father_print`或`son_print`函数。

#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>

struct vtable {
    void (*fun)();
};


struct father {
    struct vtable *vptr;
    char str[128];       
};

struct son {
    struct vtable *vptr;
    char str[128];
};

void father_print()
{
    printf("I am father func/n");
}

void son_print()
{
    printf("I am son func/n");
}

void test(struct father *f)
{
    f->vptr->fun();
}

int main()
{
    struct vtable f_fun, s_fun;
   
    f_fun.fun = father_print;
    s_fun.fun = son_print;

    struct father f;
    struct son s;
   
    f.vptr = &f_fun;
    s.vptr = &s_fun;
   
    strcpy(f.str, "father");
    strcpy(s.str, "son");
   
    test(&f);
    test((struct father *)&s);
   
    return 0;
}

### C语言虚函数的概念及其实现 #### 什么是虚函数? 在C语言中,虽然没有像C++那样的内置支持来实现多态行为,但可以通过手动创建虚函数表(vtable)以及动态绑定机制来模拟这种功能。虚函数是一种用于实现运行时多态的技术,在继承结构下允许调用者通过基类接口访问派生类的具体实现[^1]。 #### 如何在C语言中实现虚函数? 为了模仿C++中的虚函数特性,可以采用以下方法: 1. **定义一个指向函数的指针数组作为虚函数表** 这个表格存储了各个成员函数的实际地址。每个对象都持有一个指向该表的指针。 2. **初始化虚函数表并将其赋给每一个实例** 当创建一个新的对象时,需确保它的`this->vptr`被设置成对应类型的虚函数表。 以下是具体代码示例展示如何构建这样的系统: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> // 定义虚函数表项类型 typedef void (*FuncPtr)(void); // 基础结构体代表父类A struct A { FuncPtr vfunc; // 指向虚函数表的第一个条目 }; // 子类B扩展自A struct B { struct A base; }; // 函数实现 void func_A() { printf("Function from class A\n"); } void func_B() { printf("Overridden function from class B\n"); } int main(){ // 创建虚函数FuncPtr vtable[] = { &func_A }; // 初始化base object with its own virtual table pointer. struct A obj_a = { .vfunc=vtable[0]}; ((FuncPtr)obj_a.vfunc)(); // 修改虚函数表以适应子类需求 vtable[0]=&func_B; // 初始化derived object pointing to new virtual table entries. struct B obj_b={{{vtable[0]}}}; ((FuncPtr)((obj_b.base).vfunc))(); } ``` 上述例子展示了怎样利用简单的数据结构和函数指针去复制出类似于OOP里的概念[^2]。 #### 使用场景分析 尽管这种方法增加了复杂度,但它提供了极大的灵活性,尤其是在嵌入式开发或者跨平台项目里可能需要用到这些技术的地方。它使得即使是在不完全支持OO特性的低级程序设计环境中也能享受到部分高级抽象带来的便利。
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