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C语言也能玩转面向对象？揭秘笔试必备的OOP技巧与案例

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在许多人的印象中，C语言似乎与面向对象编程（OOP）无缘。但事实上，C语言通过结构体、函数指针和内存管理等特性，可以实现类似面向对象的编程风格。本文将深入探讨C语言中的OOP技巧，并提供一些笔试中常见的案例。

一、C语言中的OOP基础

1. 封装

封装是OOP的核心概念之一，它将数据和行为绑定在一起，防止外部直接访问和修改数据。在C语言中，我们可以通过结构体来实现封装。

typedef struct {
    int age;
    char *name;
} Person;

在上面的代码中，我们定义了一个Person结构体，其中包含了年龄和姓名两个成员。通过将成员变量设置为私有，我们可以确保外部无法直接访问和修改它们。

2. 继承

继承允许我们创建新的类，这些新类基于现有的类。在C语言中，我们可以通过结构体指针来实现继承。

typedef struct {
    Person base; // 基类
    int id;
} Student;

Student create_student(int age, const char *name, int id) {
    Student s;
    s.base.age = age;
    s.base.name = strdup(name);
    s.id = id;
    return s;
}

在上面的代码中，我们定义了一个Student结构体，它继承自Person结构体。我们通过在Student结构体中包含一个指向Person结构体的指针来实现继承。

3. 多态

多态是指同一个函数名可以对应多个函数实现。在C语言中，我们可以通过函数指针和虚函数表来实现多态。

typedef struct {
    void (*display)(void);
} Shape;

typedef struct {
    void (*display)(void);
} Circle;

void display_circle(void) {
    printf("Circle\n");
}

void display_shape(Shape *s) {
    s->display();
}

int main() {
    Shape circle = {display_circle};
    display_shape(&circle); // 输出：Circle
    return 0;
}

在上面的代码中，我们定义了一个Shape结构体，它包含一个函数指针成员display。我们通过传递一个指向Circle结构体的指针来调用display_shape函数，实现了多态。

二、笔试必备的OOP技巧与案例

1. 结构体封装

在笔试中，经常会遇到要求使用结构体封装数据的题目。以下是一个示例：

题目：定义一个学生结构体，包含姓名、年龄、成绩等信息，并实现以下功能：

  • 创建学生对象
  • 打印学生信息
  • 计算平均成绩

解答：

typedef struct {
    char *name;
    int age;
    float score;
} Student;

void create_student(Student *s, const char *name, int age, float score) {
    s->name = strdup(name);
    s->age = age;
    s->score = score;
}

void print_student(const Student *s) {
    printf("Name: %s, Age: %d, Score: %.2f\n", s->name, s->age, s->score);
}

float calculate_average_score(const Student *students, int count) {
    float sum = 0;
    for (int i = 0; i < count; i++) {
        sum += students[i].score;
    }
    return sum / count;
}

int main() {
    Student s1;
    create_student(&s1, "Alice", 20, 90.0);
    print_student(&s1); // 输出：Name: Alice, Age: 20, Score: 90.00

    Student s2;
    create_student(&s2, "Bob", 21, 85.0);
    print_student(&s2); // 输出：Name: Bob, Age: 21, Score: 85.00

    Student students[2] = {s1, s2};
    float average = calculate_average_score(students, 2);
    printf("Average score: %.2f\n", average); // 输出：Average score: 87.50

    return 0;
}

2. 继承与多态

在笔试中，继承与多态的应用也较为常见。以下是一个示例：

题目：定义一个形状基类，包含一个显示函数，并实现两个子类：圆形和正方形。子类需要重写显示函数。

解答：

typedef struct {
    void (*display)(void);
} Shape;

typedef struct {
    Shape base;
} Circle;

typedef struct {
    Shape base;
} Square;

void display_circle(void) {
    printf("Circle\n");
}

void display_square(void) {
    printf("Square\n");
}

void display_shape(Shape *s) {
    s->display();
}

int main() {
    Circle circle = {display_circle};
    Square square = {display_square};

    display_shape(&circle); // 输出：Circle
    display_shape(&square); // 输出：Square

    return 0;
}

三、总结

虽然C语言本身并不支持类和对象的概念，但我们可以通过结构体、函数指针和内存管理等特性来实现类似面向对象的编程风格。掌握这些技巧，将有助于你在笔试中轻松应对相关题目。

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