我们在编写程序时，通常采用以下步骤：
将问题的解法分解成若干步骤使用函数分别实现这些步骤依次调用这些函数这种编程风格的被称作面向过程。除了面向过程之外，还有一种被称作面向对象的编程风格被广泛使用。面向对象采用基于对象的概念建立模型，对现实世界进行模拟，从而完成对问题的解决。
C语言的语法并不直接支持面向对象风格的编程。但是，我们可以通过额外的代码，让C语言实现一些面向对象特性。在这一节当中，我们将探究什么是面向对象，以及怎样用C语言来实现它。
单纯理论上的讨论可能比较难以理解，为了能够让我们的讨论能够落地到实际中，我们选取学校为场景，展开对面向对象风格编程的讨论。
一般而言面向对象风格的编程具有以下3大特性：
我们将以这3个特性为线索，讨论C语言如何面向对象编程。
封装
我们来看看学校里面最重要的主体是什么？是学生。学生肯定拥有很多属性，比如学生的学号、姓名、性别、考试分数等等。自然地，我们会声明一个结构体用于表示学生。
struct student {int id; // 学号char name[20]; // 姓名int gender; // 性别int mark; // 成绩};学生的学号由 入学年份 、 班级 、 序号 拼接构成。
例如，某一个同学的是 2022 年入学的 123 班的 26 号学生。那么，它的学号为 202212326 。
为了方便设置学号，我们有一个 makeStudentId 函数，参数为 入学年份 、 班级 、 序号 ，它将这些数据拼接成字符串，再将字符串转换为整型数据，最后将这个整型数据作为学生的 id 并返回。
int makeStudentId(int year, int classNum, int serialNum){char buffer[20];sprintf(buffer, "%d%d%d", year, classNum, serialNum);int id = atoi(buffer);return id;}sprintf和printf函数类似，printf函数会将占位符"%d%d%d"替换为其后的参数，将结果打印到控制台上。而sprintf不会将结果打印在控制台上，而是将结果存放在第一个参数buffer所指示的字符数组当中。
函数atoi能将buffer指示的字符串转换为整型并返回结果。
性别在结构体中存储为整型数值，0代表女生、1代表男生。而显示时，我们希望0显示为女，1显示为男。因此，还需要有一对用于操作性别的函数。在函数命名中，使用numGender代表使用整型表示的性别。strGender代表使用字符串表示的性别。
我们将定义两个函数：numGenderToStrGender表示，将整型表示的性别转换为字符串表示的性别。strGenderToNumGender表示，将字符串表示的性别转换为整型表示的性别。
const char* numGenderToStrGender(int numGender){if (numGender == 0){return "女";}else if (numGender == 1){return "男";}return "未知";}int strGenderToNumGender(const char* strGender){int numGender;if (strcmp("男", strGender) == 0){numGender = 1;}else if (strcmp("女", strGender) == 0){numGender = 0;}else{numGender = -1;}return numGender;}我们将使用以下方式，调用这个结构体和这3个函数。
int main(){struct student stu;// 设置数值// 学号：202212326// 姓名：小明// 性别: 男// 成绩：98stu.id = makeStudentId(2022, 123, 26);strcpy(stu.name, "小明");stu.gender = strGenderToNumGender("男");stu.mark = 98;// 打印这些数值printf("学号:%d\n", stu.id);printf("姓名:%s\n", stu.name);const char* gender = numGenderToStrGender(stu.gender);printf("性别:%s\n", gender);printf("分数:%d\n", stu.mark);return 0;}现在，我们使用面向过程风格写了3个函数和一个结构体，并且调用了这些函数，将函数返回的结果赋值给了结构体。接下来，让我们以面向对象风格来重新审视这段代码。
在面向对象风格中，结构体被看做数据（data），而操作数据的函数称作方法（method）。目前函数和数据是分离的，函数并不直接操作数据，我们需要拿到函数返回的结果，再将其赋值给数据。面向对象风格编程的第一大特性——封装，它希望方法直接操作数据，并且将数据和方法结合在一起，它们构成一个整体。而这个整体被称作对象。
此外，还有一个方法命名上的规则。一般来说，获取数据的方法会被命名为getXXX，设置数据的方法会被命名为setXXX。
我们对这3个函数做如下修改：
struct student *，让函数直接操作student结构体。修改函数名，获取数据的方法命名为getXXX，设置数据的方法命名为setXXX。 void setStudentId(struct student* s, int year, int classNum, int serialNum){char buffer[20];sprintf(buffer, "%d%d%d", year, classNum, serialNum);int id = atoi(buffer);s->id = id;}const char* getGender(struct student* s){if (s->gender == 0){return "女";}else if (s->gender == 1){return "男";}return "未知";}void setGender(struct student* s, const char* strGender){int numGender;if (strcmp("男", strGender) == 0){numGender = 1;}else if (strcmp("女", strGender) == 0){numGender = 0;}else{numGender = -1;}s->gender = numGender;}现在，我们用修改后的函数，直接操作student结构。
int main(){struct student stu;// 学号：202212326// 姓名：小明// 性别: 男// 分数：98setStudentId(&stu, 2022, 123, 26);strcpy(stu.name, "小明");setGender(&stu, "男");stu.mark = 98;// 打印这些数值printf("学号:%d\n", stu.id);printf("姓名:%s\n", stu.name);const char* gender = getGender(&stu);printf("性别:%s\n", gender);printf("分数:%d\n", stu.mark);}目前，函数可以直接操作数据了。但是，函数和数据依然是两个独立的部分。我们要将函数和数据结合到一起，这样，这个整体就能被称作对象，函数可以称作属于这个对象的方法。
大多数面向对象语言都提供了以下的格式调用一个对象的方法。
对象.方法(对象指针，参数1，参数2， 参数3...)接下来，我们举几个这种格式的例子：
stu.setGender(&stu, "男");以上代码中，对象为stu，方法为setGender。通过对象 + 点 + 方法的形式，可以调用属于对象stu的setGender方法。在方法的参数中传入性别男。这样，方法会把性别男转换为整形，并设置到对象stu的数据当中。
const char* gender = stu.getGender(&stu);以上代码中，对象为stu，方法为getGender。通过对象 + 点 + 方法的形式，可以调用属于对象stu的getGender方法。getGender方法从对象数据中获取整形表示的性别，并返回性别对应的字符串。
在C语言中，若要实现对象 + 点 + 方法的形式，我们可以借助于函数指针。
在结构中，声明这3个函数的函数指针。
struct student {void (*setStudentId)(struct student* s, int year, int classNum, int serialNum);const char* (*getGender)(struct student* s);void (*setGender)(struct student* s, const char* strGender);int id; // 学号char name[20]; // 姓名int gender; // 性别int mark; // 分数};为了让函数指针有正确的指向，我们需要通过一个initStudent函数，为结构体初始化。
void initStudent(struct student* s){s->setStudentId = setStudentId;s->getGender = getGender;s->setGender = setGender;}现在，我们可以使用对象 + 点 + 方法的形式，调用对象的方法了。
struct student stu;// 初始化studentinitStudent(&stu);// 学号：202212326// 姓名：小明// 性别: 男// 分数：98stu.setStudentId(&stu, 2022, 123, 26);strcpy(stu.name, "小明");stu.setGender(&stu, "男");stu.mark = 98;// 打印这些数值printf("学号:%d\n", stu.id);printf("姓名:%s\n", stu.name);const char* gender = stu.getGender(&stu);printf("性别:%s\n", gender);printf("分数:%d\n", stu.mark);这里有一个需要注意的地方，结构体声明后，结构体内的函数指针是无效的。必须先调用initStudent函数，将其设置正确的指向，才能使用这些函数指针。否则，将有可能导致程序崩溃。
为了让方法修改或访问对象，方法的参数中必须要有对象的指针。实现的形式中，第一个参数就是被操作对象指针。其它语言中，被操作对象指针是隐式传递的。不需要你在传参时写明参数，它会自动传入函数。例如，C++中会自动将一个名为this的对象指针作为方法的参数。而C语言中，无法做到自动将对象的指针传入方法，所以我们需要手动写上需要操作的对象的指针。
// C++的写法stu.setGender("男");// C语言的写法stu.setGender(&stu, "男");继承
除了学生之外，学校里面还需要有老师，老师也具有很多属性。例如：
工号姓名性别任课科目声明一个结构体用于表示老师。
struct teacher {int id; // 工号char name[20]; // 姓名int gender; // 性别char subject[20]; // 任课科目};比较一下学生和老师的结构体，看看它们之间有什么共同之处与不同之处。
struct teacher {int id; // 工号char name[20]; // 姓名int gender; // 性别char subject[20]; // 任课科目};struct student {int id; // 学号char name[20]; // 姓名int gender; // 性别int mark; // 分数};共同之处如下：
编号姓名性别不同之处：
学生有考试分数老师有任课科目我们可以把两个结构体中的共同之处抽象出来，让它共同之处成为一个新的结构。这个结构体具有老师和学生的共性，而老师与学生它们都是人，可以把这个结构体命名为person。
struct person {int id; // 编号char name[20]; // 姓名int gender; // 性别};接下来，我们可以让老师和学生结构包含这个person对象。
struct teacher {struct person super;char subject[20]; // 任课科目};struct student {struct person super;int mark; // 分数};让我们比较一下原有代码与现有代码。
原有代码：
// 原有代码struct teacher {int id; // 工号char name[20]; // 姓名int gender; // 性别char subject[20]; // 任课科目};struct student {int id; // 学号char name[20]; // 姓名int gender; // 性别int mark; // 分数};现有代码
// 现有代码struct person {int id; // 编号char name[20]; // 姓名int gender; // 性别};struct teacher {struct person super;char subject[20]; // 任课科目};struct student {struct person super;int mark; // 分数};原有代码中，老师和学生结构体中，均有id、name、gender三个变量。现有代码中，将这3个变量抽象成结构体person。这样一来，有两个好处：
由于student和teacher拥有person的一切，因此，我们可以说，student与teacher均继承于person。person是student与teacher的父对象。student与teacher是person的子对象。
刚刚我们只讨论了数据，现在我们结合上方法一起讨论。
struct person {int id; // 编号char name[20]; // 姓名int gender; // 性别};struct teacher {struct person super;char subject[20]; // 任课科目};struct student {struct person super;int mark; // 分数void (*setStudentId)(struct student* s, int year, int classNum, int serialNum);const char* (*getGender)(struct student* s);void (*setGender)(struct student* s, const char* strGender);};之前我们为student写了3个方法
其中，性别相关的方法也属于共性的方法。可以把这两个函数指针移动到person对象里面去，注意，要把方法的第一个参数struct student *修改为struct person *。移动后，子对象student与teacher均可以使用这一对性别相关的方法。而设置学号的方法，为student独有的方法，因此保持不变，依然将其放置在student对象内。
struct person {int id; // 编号char name[20]; // 姓名int gender; // 性别// 设置性别void (*setGender)(struct person* s, const char* strGender);// 获取性别const char* (*getGender)(struct person* s);};struct teacher {struct person super;char subject[20]; // 任课科目};struct student {struct person super;int mark; // 分数// 设置学号void (*setStudentId)(struct student* s, int year, int classNum, int serialNum);};对应上面的更改，函数getGender与setGender的第一个参数也要由struct student *修改为struct person *。
const char* getGender(struct person* p){if (p->gender == 0){return "女";}else if (p->gender == 1){return "男";}return "未知";}void setGender(struct person* p, const char* strGender){int numGender;if (strcmp("男", strGender) == 0){numGender = 1;}else if (strcmp("女", strGender) == 0){numGender = 0;}else{numGender = -1;}p->gender = numGender;}此外，setStudentId函数中，id成员，不在student中，而是在student中的person中。这里也要对应的修改一下。
void setStudentId(struct student* s, int year, int classNum, int serialNum){char buffer[20];sprintf(buffer, "%d%d%d", year, classNum, serialNum);int id = atoi(buffer);s->super.id = id; // 由s->id = id 修改为 s->super.id = id}还有，别忘了给结构初始化函数指针。
void initPerson(struct person* p){p->getGender = getGender;p->setGender = setGender;}void initStudent(struct student* s){initPerson(&(s->super));s->setStudentId = setStudentId;}void initTeacher(struct teacher* t){initPerson(&(t->super));}下面我们即可使用这些对象了。
struct student stu;// 初始化studentinitStudent(&stu);// 学号：202212326// 姓名：小明// 性别: 男// 分数：98stu.setStudentId(&stu, 2022, 123, 26);strcpy(stu.super.name, "小明");stu.super.setGender(&stu.super, "男");stu.mark = 98;// 打印这些数值printf("学号:%d\n", stu.super.id);printf("姓名:%s\n", stu.super.name);const char* gender = stu.super.getGender(&stu.super);printf("性别:%s\n", gender);printf("分数:%d\n", stu.mark);putchar('\n');struct teacher t;// 初始化teacherinitTeacher(&t);// 工号：12345// 姓名：林老师// 性别: 男// 科目：C语言t.super.id = 12345;strcpy(t.super.name, "林老师");t.super.setGender(&t.super, "男");strcpy(t.subject, "C语言");// 打印这些数值printf("学号:%d\n", t.super.id);printf("姓名:%s\n", t.super.name);gender = t.super.getGender(&t.super);printf("性别:%s\n", gender);printf("科目:%s\n", t.subject);多态
我们以绘制各种图形为背景，展开对多态这一特性的讨论。
绘制图形
现在，我们有3种图形，它们分别为：
矩形圆形三角形我们把这3种图形均看做对象，这些图形对象，分别需要有哪些属性呢？
矩形：左上角坐标、右下角坐标圆形：圆心x坐标、圆心y坐标、半径三角形：三个顶点坐标现在，我们用代码分别实现这几个对象。
struct Rect {int left;int top;int right;int bottom;};struct Circle {int x;int y;int r;};struct Triangle {POINT p1;POINT p2;POINT p3;};为了能够在屏幕上绘制这些图形，每个图形都设置一个名为draw的方法。
struct Rect {void (*draw)(struct Rect*);int left;int top;int right;int bottom;};struct Circle {void (*draw)(struct Circle*);int x;int y;int r;};struct Triangle {void (*draw)(struct Triangle*);POINT p1;POINT p2;POINT p3;};分别实现3个不同的绘制函数。
绘制矩形：
调用 easyx 中的 rectangle 函数，传入左上角坐标与右下角坐标。
void drawRect(struct Rect* r){rectangle(r->left, r->top, r->right, r->bottom);}绘制圆形：
调用 easyx 中的 circle 函数，传入圆心坐标与半径。
void drawCircle(struct Circle* c){circle(c->x, c->y, c->r);}绘制三角形:
调用 easyx 中的 line 函数，分别绘制点 p1 到 p2 的线段， p2 到 p3 的线段，以及 p3 到 p1 的线段。
void drawTriangle(struct Triangle* t){line(t->p1.x, t->p1.y, t->p2.x, t->p2.y);line(t->p2.x, t->p2.y, t->p3.x, t->p3.y);line(t->p3.x, t->p3.y, t->p1.x, t->p1.y);}下面，分别写3个初始化函数，用于给对象中的函数指针draw进行赋值。
void initRect(struct Rect* r){r->draw = drawRect;}void initCircle(struct Circle* r){r->draw = drawCircle;}void initTriangle(struct Triangle* r){r->draw = drawTriangle;}现在，准备工作都做好了，我们开始绘制这些图形吧。
int main(){initgraph(800, 600);setaspectratio(1, -1);setorigin(400, 300);setbkcolor(WHITE);setlinecolor(BLACK);cleardevice();struct Rect r = { -200, 200, 200, 0 };struct Circle c = { 0, 0, 100 };struct Triangle t = { {0, 200}, {-200, 0}, {200, 0} };initRect(&r);initCircle(&c);initTriangle(&t);r.draw(&r);c.draw(&c);t.draw(&t);getchar();closegraph();return 0;}创建一个800 * 600的绘图窗体，设置x轴正方向为从左到右，y轴正方向为从下到上。将原点坐标从窗体左上角更改为窗体中心。设置背景颜色为白色，描边颜色为黑色，并使用背景色刷新整个窗体。下面分别声明矩形、圆形、三角形三个对象，并将需要的属性初始化。之后，三个对象分别调用各自的init函数，为对象内的函数指针赋值。完成准备工作后，即可使用对象 + 点 + 方法的形式，调用各自的draw方法绘制图形了。
多态
struct Rect {void (*draw)(struct Rect*);int left;int top;int right;int bottom;};struct Circle {void (*draw)(struct Circle*);int x;int y;int r;};struct Triangle {void (*draw)(struct Triangle*);POINT p1;POINT p2;POINT p3;};我们仔细观察这3个对象，看看它们分别有什么共性？可以发现，这3个对象，它们都有一个draw方法。那么，我们可以将draw这个方法抽象出来，单独放置到一个对象当中。由于这三个对象都是形状。我们可以把单独抽象出来的对象，命名为shape。shape对象中的draw方法，应当是一个共性的方法，所以，它的参数应当设置为struct Shape *。
struct Shape {void (*draw)(struct Shape*);};接下来，让Rect、Circle、Triangle三个对象分别都包含Shape对象。这样，它们就都能使用draw这个方法了。
struct Rect {struct Shape super;int left;int top;int right;int bottom;};struct Circle {struct Shape super;int x;int y;int r;};struct Triangle {struct Shape super;POINT p1;POINT p2;POINT p3;};这里有一个需要注意的地方，父对象与子对象的内存排布必须重合。
例如：下图中，上面的两个对象内存排布可以重合。而下面的两个对象的内存排布无法重合。
像下面一样的声明Rect是正确的。
// 正确struct Rect {struct Shape super;int left;int top;int right;int bottom;};而下面一样的声明Rect是错误的。
// 错误struct Rect {int left;int top;int right;int bottom;struct Shape super;};接着，我们需要修改各对象的初始化函数。将原有的r->draw改为r->super.draw。
void initRect(struct Rect* r){r->super.draw = drawRect;}void initCircle(struct Circle* c){c->super.draw = drawCircle;}void initTriangle(struct Triangle* t){t->super.draw = drawTriangle;}注意，这里还有一个问题，函数内赋值运算符左边的函数指针r->super.draw的类型为void (*)(struct Shape*)，参数为struct Shape*。而赋值运算符右边的函数指针类型分别为：
void (*)(struct Rect*)void (*)(struct Circle*)void (*)(struct Triangle*)函数指针参数类型不一致，无法进行赋值。我们可以把右边的函数指针强制类型转换为void (*)(struct Shape*)。
void initRect(struct Rect* r){r->super.draw = (void (*)(struct Shape*))drawRect;}void initCircle(struct Circle* c){c->super.draw = (void (*)(struct Shape*))drawCircle;}void initTriangle(struct Triangle* t){t->super.draw = (void (*)(struct Shape*))drawTriangle;}我们考虑一下怎样来使用这些对象。
struct Rect r = { {}, - 200, 200, 200, 0 };struct Circle c = { {}, 0, 0, 100 };struct Triangle t = { {}, {0, 200}, {-200, 0}, {200, 0} };首先，声明Rect、Circle、Triangle这3个对象，并使用初始化列表将其初始化。注意，由于它们的第一个成员为super，所以，这里使用空列表{}，将super成员初始化为零。
initRect(&r);initCircle(&c);initTriangle(&t);让三个对象分别调用各自的初始化函数，给各自对象super成员中的draw设置为各自对应的绘图函数。
r.super.draw设置为drawRectc.super.draw设置为drawCirclet.super.draw设置为drawRTriangle struct Shape* arrShape[3] = {(struct Shape*)&r, (struct Shape*)&c, (struct Shape*)&t };声明一个元素类型为struct Shape *的数组，元素个数为3。分别用r的指针，c的指针，t的指针初始化。注意，这里也需要进行强制类型转换，否则初始化列表里面的指针类型和数组元素的指针类型不一致。
for (int i = 0; i < 3; i++){arrShape[i]->draw(arrShape[i]);}到了关键的一步，使用循环，依次调用draw函数。由于3次循环中的draw函数分别为各个图形各自的绘图函数。所以，虽然统一调用的是draw，但是，却可以执行它们各自的绘图函数。至此，不同实现的方法，在此得到统一。
总结实现多态的步骤
抽离出各个对象中共有的方法draw，将其单独放置在一个对象Shape内。各个对象均继承于Shape对象。将各个子对象中的draw方法，设置为各自的实现方法。声明一个Shape对象的指针，并将其赋值为一个子对象的指针。通过上述对象指针，调用方法共有方法draw，执行的是第三步中设置的方法。