用 C 语言实现面向对象编程（OOP）教程
用 C 语言实现面向对象编程（OOP）教程
——以“动物说话系统”为例
项目链接 https://github.com/viys/OOP-By-Viys.git
文件源码贴在文末
目录
- 面向对象简介
- 项目结构总览
- 四大特性详解
- 封装（Encapsulation）
- 继承（Inheritance）
- 多态（Polymorphism）
- 抽象（Abstraction）
- 编译与运行
- 运行结果与解释
- 总结
面向对象简介
虽然 C 是过程式语言，但我们可以通过 struct 和函数指针模拟出“类、对象、方法”等机制，实现如下特性：
- 封装：隐藏内部数据，通过接口访问
- 继承：子类复用父类属性和方法
- 多态：相同接口，不同实现
- 抽象：定义通用接口，屏蔽细节差异
本项目演示了如何在 C 中构造一个支持 OOP 的框架。
项目结构总览
oopc/
├─ build
│ └─ my_config.h // 配置项（通过 Kconfig 生成）
└─ project
├─ animal
│ ├─ animal.c // 类实现：Animal、Cat、Dog
│ └─ animal.h // 类接口声明
└─ app
└─ main.c // 程序入口，创建和使用对象
四大特性详解
封装（Encapsulation）
数据私有，通过接口访问
typedef struct {
ANIMAL_CLASS_IMPLEMENTS api;
Animal_Attr attr;
} ANIMAL_CLASS;
外部代码通过 get_name() 访问 attr.name，而非直接操作：
int animal_get_name(void* t, char* name);
在 main.c 中使用方式：
anmial_cat->get_name(anmial_cat, name);
继承（Inheritance）
子类构造函数基于父类对象构造，只重写行为
构造函数示例（dog）：
DOG_CLASS* DOG_CLASS_CTOR(ANIMAL_CLASS_IMPLEMENTS* t);
重写 speak 行为：
this->api.speak = dog_speak;
形成“继承自 Animal，仅重写发声”的类结构。
多态（Polymorphism）
相同接口，不同实现
统一接口：
static int animal_sound(void* t) {
ANIMAL_CLASS_IMPLEMENTS* this = (ANIMAL_CLASS_IMPLEMENTS*)t;
this->speak(this);
return 0;
}
无论传入 cat 还是 dog，都能调用正确的 speak 方法。
抽象（Abstraction）
先定义通用接口，各类实现
typedef struct {
int (*init)(void* t, Animal_Attr attr);
int (*get_name)(void* t, char* name);
int (*speak)(void* t);
} ANIMAL_CLASS_IMPLEMENTS;
所有类都必须实现该接口，这构成了最基本的行为契约。
编译与运行
本项目使用 CMake 构建系统，并支持通过 menuconfig 进行配置。
步骤 1：创建构建目录
mkdir build
cd build
步骤 2：生成构建系统
Windows（使用 MinGW）：
cmake -G "MinGW Makefiles" ..
Linux：
cmake ..
请确保已安装 CMake、GCC（或 MinGW）、以及支持
menuconfig的工具（如 kconfig-frontends）。
步骤 3：菜单配置（可选）
kconfig使用教程详见 https://github.com/viys/kconfig.git，若不想配置则删除#include "my_config.h"并对CONFIG_ANIMAL_NAME_1和CONFIG_ANIMAL_NAME_2作出定义。也可在build目录下手动创建如下的my_config.h文件。
make menuconfig
该步骤用于生成配置文件 my_config.h，例如设置：
#define CONFIG_ANIMAL_NAME_1 "cat"
#define CONFIG_ANIMAL_NAME_2 "dog"
步骤 4：编译项目
make
步骤 5：运行程序
Windows：
oopc.exe
Linux / macOS：
./oopc
运行结果与解释
>
animal name is cat
animal name is dog
animal cat say: Meow!
animal dog say: Woof!
animal cat say: Meow!
animal dog say: Woof!
<
含义解析：
animal name is ...：测试封装（通过接口获取名称）say:：继承后重写speak- 再次调用
animal_sound：验证多态接口调用行为
总结
| 特性 | 在代码中的体现 |
|---|---|
| 封装 | get_name() 方法隐藏结构细节 |
| 继承 | Dog/Cat 构造函数使用 Animal 对象并重写部分方法 |
| 多态 | animal_sound() 使用统一接口，实际调用因对象而异 |
| 抽象 | ANIMAL_CLASS_IMPLEMENTS 为统一接口，各类实现其行为 |
✅ 本项目演示了如何用纯 C 模拟 C++/Java 中的类继承结构，是构建模块化、可扩展嵌入式系统的有效实践方式。
my_config.h
#define CONFIG_ANIMAL_NAME_1 "cat"
#define CONFIG_ANIMAL_NAME_2 "dog"
main.c
#include animal.c
#pragma once
typedef struct {
char name[10];
char sound[10];
} Animal_Attr;
typedef struct {
int (*init)(void* t, Animal_Attr attr);
int (*get_name)(void* t, char* name);
int (*speak)(void* t);
} ANIMAL_CLASS_IMPLEMENTS;
typedef struct {
ANIMAL_CLASS_IMPLEMENTS api;
Animal_Attr attr;
} ANIMAL_CLASS;
typedef struct {
char name[10];
} Dog_Attr;
typedef struct {
ANIMAL_CLASS_IMPLEMENTS api;
Dog_Attr attr;
} DOG_CLASS;
typedef struct {
char name[10];
} Cat_Attr;
typedef struct {
ANIMAL_CLASS_IMPLEMENTS api;
Cat_Attr attr;
} CAT_CLASS;
ANIMAL_CLASS* ANIMAL_CLASS_CTOR(void);
void ANIMAL_CLASS_DTOR(ANIMAL_CLASS* t);
DOG_CLASS* DOG_CLASS_CTOR(ANIMAL_CLASS_IMPLEMENTS* t);
void DOG_CLASS_DTOR(DOG_CLASS* t);
CAT_CLASS* CAT_CLASS_CTOR(ANIMAL_CLASS_IMPLEMENTS* t);
void CAT_CLASS_DTOR(CAT_CLASS* t);
animal.h
#include