C语言陷阱与技巧27节，“函数指针结构体”为C语言找了个“对象”

上一节讨论了C语言中的指针可以看作是一种普通的数据类型，这么一来，函数指针数组就不难理解了，无非就是存放函数指针元素的数组而已。

函数指针结构体

稍微思考一下，应该能够想到C语言中的普通数据类型不仅可以用于定义数组，还可以用来定义结构体，例如：

struct cn{
    char    c;
    int     i;
    double  d;
};

那么可以看作“普通数据类型”的函数指针也可以定义结构体吗？自然是可以的，请看下面的C语言代码示例：

struct cfun{
    void    (*vfun)();
    int     (*ifun)(int a);
    float   (*ffun)(float x);
};

显然，使用“函数指针类型”定义结构体和使用普通数据类型没什么两样。

C语言的“对象”

事实上，定义好函数指针结构体之后，用起来也和普通数据类型定义的结构体一样：

struct cfun s;
// init s
s.vfun();
s.ifun(a);
struct cfun *ps = &s;
ps->ffun(x);

从上面这几行C语言代码可以看出，使用函数指针结构体调用函数，看起来很像其他高级语言中的“面向对象”风格。的确如此，C语言中的结构体和指针语法，允许C语言程序员写出“面向对象”风格的代码。

很多程序员觉得C语言没有对象语法，认为C语言只能按照面向过程风格的代码开发程序。其实，“面向对象”更多时候是一种编程思想，而不仅限于一种编程语言的语法。

不过，因为C语言没有原生的对象语法，在使用函数指针结构体之前，必须对结构体初始化，否则最终C语言程序就会有崩溃的风险。因为和其他变量一样，没有初始化的函数指针变量的指向是不确定的，没有初始化过的函数指针本质上是一种“野指针”，操作野指针的危害相信读者已经了解。

初始化C语言的“对象”

使用函数指针定义的结构体成员本身不具备功能，它只是一个指针，只有将其指向某个具体函数，它才会具备实际功能。下面是一个例子：

void myprint()
{
    printf("hello embedTime\n");
}
int add_inum(int a)
{
    return a+2;
}
float add_fnum(float x)
{
    return x+2.0;
}
void init_cfun(struct cfun *s)
{
    s->vfun = myprint;
    s->ifun = add_inum;
    s->ffun = add_fnum;
}

struct cfun s;
init_cfun(&s);
// s now is available
s->vfun();  // hello embedTime

请看上述C语言代码，init_cfun() 函数将接收到的函数指针结构体初始化，即将该结构体的各个成员指向事先实现的函数。只有在 init_cfun(&s)；之后，结构体 s 才可用。

当然，我们也可以基于C语言结构体的赋值语法，实现一套静态初始化的代码，请看：

static struct cfun CFUN_INIT = {myprint, add_inum, add_fnum};

之后再定义 cfun 结构体时，直接将 CFUN_INIT 赋值给该结构体，就可以实现初始化了，请看相关C语言代码：

struct cfun s = CFUN_INIT;
// s now is available
s->vfun();  // hello embedTime

很多C语言程序员在处理结构体赋值时，常使用 memcpy() 拷贝内存，其实对于相同的结构体，直接赋值也是一样的。

C语言“对象”的意义

基于C语言指针和结构体语法实现的“面向对象”风格代码，有利于程序员管理。在实际C语言项目开发中，某个模块的功能常常无法只依靠一个函数实现，若干个函数实现一个模块的功能并不少见。但是这些函数零散的分布在整个C语言项目代码中，管理起来有时的确比较头疼。

读完本节，相信读者应该发现，结合C语言指针和结构体语法，能够方便的将一个模块的所有函数接口封装成一个“对象”，一个对象管理一个模块，整个代码就显得比较简洁易懂了。事实上，在 Linux 内核代码中，基于C语言指针和结构体语法实现的“面向对象”风格代码相当常见、

另外值得说明的是，C语言的“对象”也便于函数命名。现在想象一下，加入有若干个模块都需提供读写的功能，那在实现C语言代码时，可能在项目中，会出现下面这种命名：

void moduleA_write(void *data)
{
    ...
}
void moduleB_write(void *data)
{
    ...
}
void moduleC_write(void *data)
{
    ...
}

写在C语言代码中，会重复写很多次“module”。如果使用“对象”封装，方法名的差异完全可以使用“对象名”区分，例如：

ma.write()；
mb.write();

显然这种写法简洁许多。

小结

本节主要讨论了C语言中的指针与结构体语法的结合使用，可以看出，基于此C语言甚至可以模拟其他高级编程语言中的“面向对象”风格。文章最后尝试讨论了“面向对象”这种编程思想在C语言项目开发中的便利性，当然了，这里讨论的只是很小的一个点，读者在之后的实际项目开发中，一定能够发现更多特性的。