C中OO繼承的別名問題

我正在使用 C 進行繼承（即使用子類資料型別呼叫超類的函式），但遇到了別名問題。

在下面，shape函式是用rectangle物件呼叫的。

在 的情況下me->super，x和y是正確的。然而，他們在(Shape*)me.

我喜歡的原因(Shape*)me了me->super，是我想從客戶端隱藏結構的實作。

C標準不應該保證嗎？根據第 6.7.2.1.13 節

“……一個指向結構物件的指標，經過適當的轉換，指向它的初始成員。結構物件中可能有未命名的填充，但不是在其開頭”。

/*shape.h*/
#ifndef SHAPE_H
#define SHAPE_H

typedef struct Shape Shape;

Shape* Shape_ctor(int x, int y);
int Shape_getX(Shape* me);
int Shape_getY(Shape* me);

#endif

/*shape.c*/
#include <stdlib.h>
#include "shape.h"

struct Shape
{
    int x;
    int y;
};

Shape* Shape_ctor(int x, int y)
{
    Shape* me = malloc(sizeof(struct Shape));
    me->x = x;
    me->y = y;

    return me;
}

int Shape_getX(Shape* me)
{
    return me->x;
}

int Shape_getY(Shape* me)
{
    return me->y;
}

/*rectangle.h*/
#ifndef RECT_H
#define RECT_H

#include "shape.h"

typedef struct Rectangle Rectangle;


Rectangle* Rectangle_ctor(int x, int y, unsigned int width, unsigned int height);

int Rectangle_getWidth(Rectangle* me);
int Rectangle_getHeight(Rectangle* me);

#endif

/*rectangle.c*/
#include <stdlib.h>
#include "rectangle.h"
#include "stdio.h"

struct Rectangle
{
    Shape* super;
    unsigned int width;
    unsigned int height;
};

Rectangle* Rectangle_ctor(int x, int y, unsigned int width, unsigned int height)
{
    Rectangle* me = malloc(sizeof(struct Rectangle));
    me->super = Shape_ctor(x, y);
    me->width = width;
    me->height = height;

    printf("x: %d\n", Shape_getX(me->super)); //correct value
    printf("y: %d\n", Shape_getY(me->super)); //correct value

    printf("x: %d\n", Shape_getX((Shape*)me)); // wrong value
    printf("y: %d\n", Shape_getY((Shape*)me)); // wrong value

    return me;
}

int Rectangle_getWidth(Rectangle* me)
{
    return me->width;
}

int Rectangle_getHeight(Rectangle* me)
{
    return me->height;
}

/*main.c*/
#include <stdio.h>
#include "rectangle.h"

int main(void) {

  Rectangle* r1 = Rectangle_ctor(0, 2, 10, 15);
  printf("r1: (x=%d, y=%d, width=%d, height=%d)\n", Shape_getX((Shape*)r1)
                                                  , Shape_getY((Shape*)r1)
                                                  , Rectangle_getWidth(r1)
                                                  , Rectangle_getHeight(r1));

  return 0;
}

uj5u.com熱心網友回復：

您應該將基型別作為第一個成員。不是指向基型別的指標。

struct Rectangle {
    Shape super;
    ...
}

此外，您應該重新設計Shape_ctor. 我建議將指標作為引數并將記憶體管理委托給呼叫者。

Shape* Shape_ctor(Shape *me, int x, int y)
{
    me->x = x;
    me->y = y;

    return me;
}

矩形的建構式是：

Rectangle* Rectangle_ctor(Rectangle *me, int x, int y, unsigned int width, unsigned int height)
{
    Shape_ctor(&me->super, x, y); // call base constructor
    me->width = width;
    me->height = height;

    printf("x: %d\n", Shape_getX(&me->super)); //correct value
    printf("y: %d\n", Shape_getY(&me->super)); //correct value

    return me;
}

典型用法：

Rectangle rect;
Rectangle_ctor(&rect, ...);

或更多異國情調的變體，例如：

Rectangle* rect = malloc(sizeof *rect);
Rectangle_ctor(rect, ...);

// or
Rectangle* rect = Rectangle_ctor(malloc(sizeof *rect), ...);

// or even kind of automatic pointer
Rectangle* rect = Rectangle_ctor(&(Rectangle){0}, ...);

只有在實作像Shape_getArea().

struct Shape {
  ...
  double (*getArea)(struct Shape*);
};

double Shape_getArea(Shape *me) {
  return me->getArea(me);
}

double Rectangle_getArea(Shape *base) {
  Rectangle *me = (Rectangle*)base; // the only cast
  return (double)me->width * me->height;
}

Rectangle* Rectangle_ctor(Rectangle *me, int x, int y, unsigned int width, unsigned int height) {
  ...
  me->super.getArea = Rectangle_getArea;
  ...
}

// usage:
Rectangle rect;
Rectangle_ctor(&rect, 0, 0, 3, 2);

Shape *shape = &rect.super;

Shape_getArea(shape); // should return 6

編輯

為了隱藏內部結構，Shape放置一個指向其私有資料的指標。用 中的相關資料初始化這個指標Shape_ctor。

struct Shape {
  void *private_data;
  // non private fields
};

uj5u.com熱心網友回復：

的初始成員Rectangle是 a Shape*，而不是 a Shape。的初始成員Shape是一個 int , not a Shape*`。你假設的共性不存在。

如果您查看 C 實作如何實作繼承，在單繼承的情況下，它們會將基本子物件放置在完整物件內的偏移量 0 處。指向基類子物件的指標用于虛擬繼承，但這很快變得復雜。

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