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不知道有多少人去了解過語言的發展史，早期C語言的語法功能其實比較簡單。隨著應用需求和場景的變化，C語言的語法功能在不斷升級變化。
雖然我們的教材有這麼一個結論：C語言是
面向過程
的語言，C++是
面向物件
的程式語言，但面向物件的概念是在C語言階段就有了，而且應用到了很多地方，比如某些作業系統核心、通訊協議等。
面向物件程式設計，也就是大家說的OOP（Object Oriented Programming）並不是一種特定的語言或者工具，
它只是一種設計方法、設計思想
，它表現出來的三個最基本的特性就是
封裝、繼承與多型
。
1、為什麼用C實現OOP
閱讀文字之前肯定有讀者會問這樣的問題：我們有C++面向物件的語言，為什麼還要用C語言實現面向物件呢？
C語言這種非面向物件的語言，同樣也可以使用面向物件的思路來編寫程式的。
只是用面向物件的C++語言來實現面向物件程式設計會更簡單一些，但是C語言的高效性是其他面向物件程式語言無法比擬的。
當然使用C語言來實現面向物件的開發
相對不容易理解
，這就是為什麼大多數人學過C語言卻看不懂Linux核心原始碼。
所以這個問題其實很好理解，只要有一定C語言程式設計經驗的讀者都應該能明白：
面向過程的C語言和麵向物件的C++語言相比，程式碼執行效率、程式碼量都有很大差異
。在效能不是很好、資源不是很多的MCU中使用C語言面向物件程式設計就顯得尤為重要。
2、所具備的條件
要想使用C語言實現面向物件，首先需要具備一些基礎知識。比如：（C語言中的）結構體、函式、指標，以及函式指標等，（C++中的）基類、派生、多型、繼承等。
首先，不僅僅是瞭解這些基礎知識，而是有一定的程式設計經驗，因為上面說了“面向物件是一種設計方法、設計思想”，如果只是停留在字面意思的理解，沒有這種設計思想肯定不行。
因此，不建議初學者使用C語言實現面向物件，特別是在真正專案中。建議把基本功練好，再使用。
利用C語言實現面向物件的方法很多，下面就來描述最基本的封裝、繼承和多型。
3、封裝
封裝就是把資料和函式打包到一個類裡面，
其實大部分C語言程式設計者都已近接觸過了。
C 標準庫中的 fopen（）， fclose（）， fread（）， fwrite（）等函式的操作物件就是 FILE。資料內容就是 FILE，資料的讀寫操作就是 fread（）、fwrite（），fopen（） 類比於建構函式，fclose（） 就是解構函式。
這個看起來似乎很好理解，那下面我們實現一下基本的封裝特性。
這是 Shape 類的宣告，非常簡單，很好理解。一般會把宣告放到標頭檔案裡面 “Shape。h”。來看下 Shape 類相關的定義，當然是在 “Shape。c” 裡面。
再看下 main。c
編譯之後，看看執行結果：
整個例子，非常簡單，非常好理解。以後寫程式碼時候，要多去想想標準庫的檔案IO操作，這樣也有意識的去培養面向物件程式設計的思維。
4、繼承
繼承就是基於現有的一個類去定義一個新類
，這樣有助於重用程式碼，更好的組織程式碼。在 C 語言裡面，去實現單繼承也非常簡單，只要把基類放到繼承類的第一個資料成員的位置就行了。
例如，我們現在要建立一個 Rectangle 類，我們只要繼承 Shape 類已經存在的屬性和操作，再新增不同於 Shape 的屬性和操作到 Rectangle 中。
下面是 Rectangle 的宣告與定義：
我們來看一下 Rectangle 的繼承關係和記憶體佈局：
因為有這樣的記憶體佈局，所以你可以很安全的傳一個指向 Rectangle 物件的指標到一個期望傳入 Shape 物件的指標的函式中，就是一個函式的引數是 “Shape *”，你可以傳入 “Rectangle *”，並且這是非常安全的。這樣的話，基類的所有屬性和方法都可以被繼承類繼承！
輸出結果：
5、多型
C++ 語言實現多型就是使用虛擬函式。在 C 語言裡面，也可以實現多型。
現在，我們又要增加一個圓形，並且在 Shape 要擴充套件功能，我們要增加 area（） 和 draw（） 函式。但是 Shape 相當於抽象類，不知道怎麼去計算自己的面積，更不知道怎麼去畫出來自己。而且，矩形和圓形的面積計算方式和幾何影象也是不一樣的。
下面讓我們重新宣告一下 Shape 類：
看下加上虛擬函式之後的類關係圖：
5.1 虛表和虛指標
虛表（Virtual Table）是這個類所有虛擬函式的函式指標的集合。
虛指標（Virtual Pointer）是一個指向虛表的指標。這個虛指標必須存在於每個物件例項中，會被所有子類繼承。
在《Inside The C++ Object Model》的第一章內容中，有這些介紹。
5.2 在建構函式中設定vptr
在每一個物件例項中，vptr 必須被初始化指向其 vtbl。最好的初始化位置就是在類的建構函式中。事實上，在建構函式中，C++ 編譯器隱式的建立了一個初始化的vptr。在 C 語言裡面， 我們必須顯示的初始化vptr。
下面就展示一下，在 Shape 的構造函數里面，如何去初始化這個 vptr。
5.3 繼承 vtbl 和 過載 vptr
上面已經提到過，基類包含 vptr，子類會自動繼承。但是，vptr 需要被子類的虛表重新賦值。並且，這也必須發生在子類的建構函式中。下面是 Rectangle 的建構函式。
5.4 虛擬函式呼叫
有了前面虛表（Virtual Tables）和虛指標（Virtual Pointers）的基礎實現，虛擬呼叫（後期繫結）就可以用下面程式碼實現了。
這個函式可以放到。c檔案裡面，但是會帶來一個缺點就是每個虛擬呼叫都有額外的呼叫開銷。為了避免這個缺點，如果編譯器支援行內函數（C99）。我們可以把定義放到標頭檔案裡面，類似下面：
如果是老一點的編譯器（C89），我們可以用宏函式來實現，類似下面這樣：
看一下例子中的呼叫機制：
5.5 main.c
輸出結果：
6、總結
還是那句話，
面向物件程式設計是一種方法，並不侷限於某一種程式語言。
用 C 語言實現封裝、單繼承，理解和實現起來比較簡單，多型反而會稍微複雜一點，如果打算廣泛的使用多型，還是推薦轉到 C++ 語言上，畢竟這層複雜性被這個語言給封裝了，你只需要簡單的使用就行了。但並不代表，C 語言實現不了多型這個特性。
文章來源：嵌入式情報局