嵌入式操作系统
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1.4.3 面向对象思想的模拟

虽然在Hello China核心模块的开发中使用的是C语言，但在开发过程中引入了面向对象的编程与开发思想，把整个核心模块分成一系列对象（比如内存管理器对象、核心线程管理器对象、页框管理器对象、对象管理器等）来实现。这样实现起来，独立性更强，而且具备更好的可移植性和可裁剪性。

但C语言本身是面向过程的语言，因此用C语言来进行面向对象的编程，需要对C语言做一些简单的预处理。在Hello China的开发中，我们先预定义了一系列宏，用来实现面向对象的编程机制。另外，针对Hello China的特点，定义了一个对象管理框架，统一归纳所有开发过程中的对象。

在Hello China的开发中，我们充分利用C语言的宏定义机制及函数指针机制，实现了下列简单的面向对象机制。

1.使用结构体定义实现对象

面向对象开发的一个核心思想就是对象，即把任何可以类型化的东西看成对象，而把程序之间的交互和调用，以对象之间传递消息（实际上就是对象成员函数的调用）的形式来实现。面向对象的语言（比如C++）专门引入了对象类型定义机制（比如class关键字），C语言中没有专门针对面向对象的思想，也没有引入对象类型定义机制，但C语言中的结构体定义却十分适合定义对象类型（实际上在C++语言中，struct关键字也用来定义对象类型）。比如在C++语言中，定义一个对象类型如下。

class __COMMON_OBJECT
{
private:
    DWORD   dwObjectType;
    DWORD   dwObjectSize;
Public:
    DWORD   GetObjectType();
    DWORD   GetObjectSize();
};

利用C语言的struct关键字，也可以实现类似的对象定义。

struct __COMMON_OBJECT
{
    DWORD   dwObjectType;
    DWORD   dwObjectSize;
    DWORD   (＊GetObjectType)(__COMMON_OBJECT＊ lpThis);
    DWORD   (＊GetObjectSize)(__COMMON_OBJECT＊ lpThis);
};

与C++不同的是，C语言定义的成员函数增加了一个额外参数：lpThis，这是最关键的一点。实际上，C++语言在调用成员函数的时候，也隐含了一个指向自身的参数（this指针），因为C语言不支持这种隐含机制，因此需要明确地指定指向自身的参数。

这样就可以定义一个对象。

    __COMMON_OBJECT CommonObject；

调用对象的成员函数，在C++里面代码如下。

    CommonObject.GetObjectType();

而在C语言中（参考上述定义），则可以这样：

    CommonObject.GetObjectType(&CommonObject);

使用这种思路，我们简单实现了C语言定义对象的基础支撑机制。

2.使用宏定义实现继承

面向对象的另外一个重要思想就是实现继承，而C语言不具备这一点。为了实现这个功能，我们在定义一个对象（结构体）的时候，同时也定义一个宏，比如定义如下对象。

struct __COMMON_OBJECT
{
    DWORD   dwType;
    DWORD   dwSize;
    DWORD   GetType(__COMMON_OBJECT＊);
    DWORD   GetSize(__COMMON_OBJECT＊);
};

同时，定义如下宏。

#define INHERIT_FROM_COMMON_OBJECT \
    DWORD  dwType; \
    DWORD  dwSize; \
    DWORD  GetType(__COMMON_OBJECT＊); \
    DWORD  GetSize(__COMMON_OBJECT＊);

假设另外一个对象从该对象继承，则可以这样定义：

struct __CHILD_OBJECT
{
    INHERIT_FROM_COMMON_OBJECT
    .. …
};

这样就实现了对象__CHILD_OBJECT从对象__COMMON_OBJECT继承的目的。

显然，这样做的一个不利之处是对象尺寸会增大（每个对象的定义都包含了指向成员函数的指针），但相对给开发造成的便利及增强的代码的可移植性而言，是非常值得的。

3.使用强制类型转换实现动态类型

面向对象语言的一个重要特性就是，子类类型的对象可以适应父类类型的所有情况。为实现这个特点，我们充分利用了C语言的强制类型转换机制。比如__CHILD_OBJECT对象从__COMMON_OBJECT对象继承，那么从理论上说，__CHILD_OBJECT可以作为任何参数类型成为__COMMON_OBJECT的函数的参数。比如下列函数：

DWORD GetObjectName(__COMMON_OBJECT＊ lpThis);

那么，以__CHILD_OBJECT对象作为参数是可以的：

__CHILD_OBJECT  Child;
GetObjectName((__COMMON_OBJECT＊)&Child);

可以看出，上述代码使用了强制的类型转换。

在Hello China的开发中，我们使用强制类型转换实现了对象的多态机制。

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