一、前言
网上的面向对象编程文章往往是描述面向对象的思维（看了之后反而是“云里雾里”、很虚的感觉），至于如何使用代码来编写对象基本上没提及。那我们如何使用 C 语言来编写面向对象模块呢？
二、面向对象模块的设计导向
一、面向对象设计基本概念
面向对象编程 OOP（Object Oriented Programming）三个基本特征：封装、继承、多态。
封装：根据职责将属性(参数)和方法(行为)封装到一个抽象的类中。
继承：指可以让某个类型的对象获得另一个类型的对象的属性的方法。
多态：以封装和继承为前提，相同的方法调用不同的子类对象，产生不同的执行结果。
二、面向对象设计最终目标
● 在同一应用工程中，不需要增加、修改、复制代码，一份代码可“最大限度”复用。
● 例如：一个键盘对象模块，应用程序可以使用它“最大限度”地创建出多个键盘应用。
三、面向对象设计实施方法
1、总设计的原则为共性业务由对象模块处理；个性业务由应用模块处理。
2、对象模块只有操作代码而没有全局变量（相当于一台制作包子机器）；
3、应用模块提供全局变量（对象结构体）（相当于制作包子的原材料）。
4、对象结构体格式由对象模块定义，包括：属性（参数），方法（行为）。
5、属性（参数）主要是对相关功能参数描述，它通过变量来描述功能参数；
6、方法（行为）则是与上下层程序对接关联，它通过函数指针来关联操作。
7、关于方法（行为）的函数指针：用于通知上层程序和调用下层硬件驱动。
8、对象模块为应用模块提供业务操作函数，例如：读、写这类操作函数。
四、小结
“封装、继承、多态”是面向对象编程的思维，是“虚体”；“属性、方法”是面向对象编程的实现方法，是“实体”。使用 C 语言编程时，“属性”则是通过变量来描述功能参数，“方法”则是通过函数指针来关联上下层程序，最后由对象模块为应用层提供业务操作函数。
三、面向对象模块的组织结构
第一类（主要针对静态固有的软硬件资源，例如：COM串口、文件操作等）
1、打开操作（配置属性 → 注册方法 → 打开操作）
2、关闭操作
3、读操作
4、写操作
5、其它操作
一、例如本人编写的红外发送模块的【打开操作】：
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//红外发送模块提供的业务操作函数
extern int xt_irsend_open(xt_irsend_obj_t *p_ob);
extern int xt_irsend_close(xt_irsend_obj_t *p_ob);
extern int xt_irsend_send(xt_irsend_obj_t *p_ob, const uint16_t *pd, uint16_t size, uint8_t xus, uint8_t khz);
xt_irsend_obj_t app_irsend_obj; //声明红外发送服务对象
//配置属性
app_irsend_obj.end_us = 100000; //【属性】发完1帧红外码后强行插入间隔时间（单位:us）
app_irsend_obj.ir_khz = 38; //【属性】红外载波频率（预设）（单位:KHz）
app_irsend_obj.ir_num = 0; //【属性】红外发送通道编号（＜IRSEND_SUM）
app_irsend_obj.send_buf_size = sizeof(app_irsend_buf); //【属性】红外发送缓冲大小（单位：字节）
app_irsend_obj.p_send_buf = app_irsend_buf; //【属性】红外发送缓冲
//注册方法
app_irsend_obj.p_irsend_open_fn = app_irsend_open_cb; //【应用服务】注册红外发送服务[打开]操作成功的协同回调
app_irsend_obj.p_irsend_close_fn = app_irsend_close_cb; //【应用服务】注册红外发送服务[关闭]操作成功的协同回调
app_irsend_obj.p_irsend_complete_fn = app_irsend_complete_cb; //【应用服务】注册红外发送刚刚[完成]的通知回调
app_irsend_obj.p_hw_open_fn = 0; //【硬件服务】注册硬件驱动程序（0:本应用不提供硬件驱动程序）
//打开对象
if (xt_irsend_open(&app_irsend_obj) < 0)
{
rt_kprintf("xt_irsend_open return error!\r\n");
}
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备注：因个人喜好及习惯问题，配置属性和注册方法直接对对象赋值，没有提供函数操作（例如初始或注册操作函数：xt_irsend_attribute_init()、xt_irsend_method_reg()）！注意只有打开对象前才这样操作，之后绝对不能直接修改对象数据！
二、例如网友写的类 rt_thread 操作系统【设备管理】：
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typedef struct cola_device cola_device_t;
struct cola_device_ops
{
int (*init) (cola_device_t *dev);
int (*open) (cola_device_t *dev, int oflag);
int (*close) (cola_device_t *dev);
int (*read) (cola_device_t *dev, int pos, void *buffer, int size);
int (*write) (cola_device_t *dev, int pos, const void *buffer, int size);
int (*control)(cola_device_t *dev, int cmd, void *args);
};
struct cola_device
{
const char *name; //设备名称
struct cola_device_ops *dops; //设备操作
struct cola_device *next; //设备链表
};
//1.1.设备注册----------
int cola_device_register(cola_device_t *dev);
//2.1.设备查找----------
cola_device_t *cola_device_find(const char *name);
//2.2.设备读------------
int cola_device_read(cola_device_t *dev, int pos, void *buffer, int size);
//2.3.设备写------------
int cola_device_write(cola_device_t *dev, int pos, const void *buffer, int size);
//2.4.设备控制----------
int cola_device_ctrl(cola_device_t *dev, int cmd, void *arg);
//一、上电初始化设备
void led_register(void)
{
led_gpio_init(); //网友的案例中是直接初始硬件，没有使用设备驱动来初始化硬件，也没有做[打开][关闭][读][写]服务
led_dev.dops = &ops; //static struct cola_device_ops ops = { .control = led_ctrl }; ←───────┘
led_dev.name = "led";
cola_device_register(&led_dev);
}
//二、应用层使用设备
void app_main(void)
{
app_led_dev = cola_device_find("led");
while (1)
{
cola_device_ctrl(app_led_dev, LED_TOGGLE, 0);
delay_ms(500);
}
}
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设备管理从更高的角度来设计对象，可以统一所有硬件操作函数，统一所有硬件管理，非常值得我们学习和使用的面向对象编程！
第二类（主要针对可动态复用的软硬件资源，例如：抽象设备、信号量等）
1、创建操作（申请内存 → 初始化 → 返回句柄）
2、删除操作
3、读操作
4、写操作
5、其它操作
例如 RT-thread 实时操作系统的信号量【创建操作】：
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rt_sem_t p_sem = RT_NULL;
//创建对象
if ((p_sem = rt_sem_create("sem", 0, RT_IPC_FLAG_FIFO)) == RT_NULL)
{
rt_kprintf("rt_sem_create return error!\r\n");
}
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四、面向对象模块的内部处理
一、静态面向对象的开关互斥处理
因为对象是一个大数据综合体，每一步的操作必定出现临界问题，也就是共享资源竞争问题。其中打开与关闭对象的处理原则如下：
1、首先“判断是否存在”
2、接着“先占有再使用”
3、然后“进行相关操作”
4、最后“清除占用标志”
在“占有”期间，如果此时执行关闭操作，则会返回出错或忙！表明对象正打开中（打开操作还没完成），不能进行关闭操作！