計算機(jī)等考二級C：用C語言實現(xiàn)程序的多態(tài)性

　　關(guān)于多態(tài)，關(guān)于 C多態(tài) (polymorphism) 一詞最初來源于希臘語 polumorphos，含義是具有多種形式或形態(tài)的情形。在程序設(shè)計領(lǐng)域，一個廣泛認(rèn)可的定義是“一種將不同的特殊行為和單個泛化記號相關(guān)聯(lián)的能力”。然而在人們的直觀感覺中，多態(tài)的含義大約等同于“同一個方法對于不同類型的輸入?yún)��?shù)均能做出正確的處理過程，并給出人們所期望獲得的結(jié)果”，也許這正體現(xiàn)了人們對于多態(tài)性所能達(dá)到的效果所寄予的期望：使程序能夠做到越來越智能化，越來越易于使用，越來越能夠使設(shè)計者透過形形色色的表象看到代碼所要觸及到的問題本質(zhì)。

　　在本文中我們使用一個簡單的單鏈表作為例子，展示 C 語言是如何體現(xiàn)多態(tài)性的。

　　結(jié)構(gòu)體：不得不說的故事

　　許多從寫 C 代碼開始，逐漸走向 C++ 的程序員都知道，其實 C++ 里面的 class，其前身正是 C 語言中的 structure。很多基于 C 語言背景介紹 C++ 的書籍，在介紹到 class 這一章的時候都會向讀者清晰地展示，一個 C 語言里的 structure 是怎樣逐漸變成一個典型的 C++ class 的，甚至最后得出結(jié)論：“structure 就是一個所有成員都公有的類”，當(dāng)然了，class 還是 class，不能簡單的把它看做一個復(fù)雜化了的 structure 而已。

　　下面我們來看看在 C 語言中定義一個簡單的存儲整型數(shù)據(jù)的單鏈表節(jié)點是怎么做的，當(dāng)然是用結(jié)構(gòu)體。大部分人會像我一樣，在 linkList.h 文件里定義：

　　typedef　struct　Node*　linkList;

　　struct　Node　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　//　鏈表節(jié)點

　　{

　　int　data;　　　　　　　　　　　　　　　　　//　存儲的整型數(shù)據(jù)

　　linkList　next;　　　　　　　　　　　　　　//　指向下一個鏈表節(jié)點

　　};

　　鏈表有了，下面就是你想要實現(xiàn)的一些鏈表的功能，當(dāng)然是定義成函數(shù)。我們只舉幾個常用功能：

　　linkList　initialLinklist();　　　　　　　　　　　　　　　　//　初始化鏈表

　　link　newLinkList　(int　data);　　　　　　　　　　　　//　建立新節(jié)點

　　void　insertFirst(linkList　h,int　data);　　　　　　　//　在已有鏈表的表頭進(jìn)行插入節(jié)點操作

　　void　linkListOutput(linkList　h);　　　　　　　　　　　　　　//　輸出鏈表中數(shù)據(jù)到控制臺

　　這些都是再自然不過的 C 語言的編程過程，然后我們就可以在 linkList.c 文件中實現(xiàn)上述兩個函數(shù)，繼而在 main.c 中調(diào)用它們了。

　　然而上面我們定義的鏈表還只能對整型數(shù)據(jù)進(jìn)行操作。如果下次你要用到一個存儲字符串類型的鏈表，就只好把上面的過程重新來過。也許你覺得這個在原有代碼基礎(chǔ)上做略微修改的過程并不復(fù)雜，可是也許我們會不斷的增加對于鏈表這個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的操作，而需要用鏈表來存儲的數(shù)據(jù)類型也越來越多，這些都意味著海量的代碼和繁瑣的后期維護(hù)工作。當(dāng)你有了上百個存儲不同數(shù)據(jù)類型的鏈表結(jié)構(gòu)，每當(dāng)你要增加一個操作，或者修改某個操作的傳入?yún)��?shù)，工作量會變大到像一場災(zāi)難。

　　但是我們可以改造上述代碼，讓它能夠處理你所想要讓它處理的任何數(shù)據(jù)類型：實行，字符型，乃至任何你自己定義的 structure 類型。

　　Void*：萬能的指針“掛鉤”

　　幾乎所有講授 C 語言課程的老師都會告訴你：“指針是整個 C 語言的精髓所在�！倍�你也一直敬畏著指針，又愛又恨地使用著它。許多教材都告訴你，int * 叫做指向整型的指針，而 char * 是指向字符型的指針，等等不一而足。然而這里有一個另類的指針家族成員—— void *。不要按照通常的命名方式叫它做指向 void 類型的指針，它的正式的名字叫做：可以指向任意類型的指針。你一定注意到了“任意類型”這四個字，沒錯，實現(xiàn)多態(tài)，我們靠的就是它。

　　下面來改造我們的鏈表代碼，在 linkList.h 里，如下：

　　typedef　struct　Node*　linkList;

　　struct　Node　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　//　鏈表節(jié)點

　　{

　　void　*data;　　　　　　　　　　　　　　　　//　存儲的數(shù)據(jù)指針

　　linkList　next;　　　　　　　　　　　　　　//　指向下一個鏈表節(jié)點

　　};

　　linkList　initialLinklist();　　　　　　　　　　　　　　　//　初始化鏈表

　　link　newLinkList　(void　*data);　　　　　　　　　　//　建立新節(jié)點

　　void　insertFirst(linkList　h,　void　*data);　　　　　//　在已有鏈表的表頭進(jìn)行插入節(jié)點操作

　　void　linkListOutput(linkList　h);　　　　　　　　　　　　　//　輸出鏈表中數(shù)據(jù)到控制臺

　　我們來看看現(xiàn)在這個鏈表和剛才那個只能存儲整型數(shù)據(jù)的鏈表的區(qū)別。

　　當(dāng)你把 Node 結(jié)構(gòu)體里面的成員定義為一個整型數(shù)據(jù)，就好像把這個鏈表節(jié)點打造成了一個大小形狀固定的盒子，你定義一個鏈表節(jié)點，程序進(jìn)行編譯的時候編譯器就為你打造一個這樣的盒子：裝一個 int 類型的數(shù)據(jù)，然后裝一個 linkList 類型的指針。如果你想強(qiáng)行在這個盒子里裝別的東西，編譯器會告訴你，對不起，盒子的大小形狀并不合適。所以你必須為了裝各種各樣類型的數(shù)據(jù)打造出不同的生產(chǎn)盒子的流水線，想要裝哪種類型數(shù)據(jù)的盒子，就開啟對應(yīng)的流水線來生產(chǎn)。

　　但是當(dāng)你把結(jié)構(gòu)體成員定義為 void *，一切都變得不同了。這時的鏈表節(jié)點不再像個大小形狀固定的盒子，而更像一個掛鉤，它可以掛上一個任意類型的數(shù)據(jù)。不管你需要存儲什么類型的數(shù)據(jù)，你只要傳遞一個指針，把它存儲到 Node 節(jié)點中去，就相當(dāng)于把這個數(shù)據(jù)“掛”了上去，無論何時你都可以根據(jù)指針找到它。這時的鏈表仿佛變成了一排粘貼在墻上的衣帽鉤，你可以掛一排大衣，可以掛一排帽子，可以掛一排圍巾，甚至，你可以并排掛一件大衣一頂帽子一條圍巾在墻上。void * 初露猙獰，多態(tài)離 C 語言并不遙遠(yuǎn)。