什么是 C 語言面向對象？

在開始嵌入式 C 語言設計模式系列文章之前，先通過三篇文章講述了如何使用?C??語言實現面向對象的三大特性，封裝，繼承，多態。

圖片來源公眾號：碼農翻身

對于“面向對象”這個詞語，相信很多軟件工程師都不會感覺到陌生，并且很多軟件工程師在剛開始學習編程的時候，講師一般都會跟我們講，C?語言是一門面向過程的語言，而?C++，Java，Python，Go?等高級語言，才是主流的面向對象語言。

那到底什么是“面向過程”，什么是“面向對象”呢？關于這兩者的概念，我相信網絡上并不缺少相關的信息，這里也不再復制粘貼網上的概念介紹。

舉幾個例子：

例子1：

客戶：“我需要一份蛋炒飯”。

面向過程：先把飯煮好，點火起鍋燒油，雞蛋先放，炒好撈出，再起鍋燒油，瘦肉豆芽胡蘿卜絲翻炒半熟撈出，刷鍋起鍋燒油，倒入米飯。。。。一頓操作猛如虎。

面向對象：蛋炒飯有米飯，雞蛋瘦肉豆芽胡蘿卜絲，需要花生油，炒鍋，等等工具，需要廚師，需要。。。。

例子2：

客戶：“我需要一輛自行車”。

面向過程：先把自行車的機架車身電焊，上油漆，再安裝前后兩個車轱轆，安裝剎車，安裝停車支架，安裝扶手，安裝坐墊，安裝籃子。。。

面向對象：自行車有機架車身，有車轱轆，有剎車，有停車支架，有扶手，有坐墊，有籃子，剎車用來剎車（這話有點廢，哈哈哈），車轱轆用來行走。。。

例子3：

客戶：“我需要一架航天飛機”。

面向過程：先找來一些耐高溫耐輻射的航天級工業材料，用來打造航天飛機的機身，機身主要分為前段機身、中段機身和后段機身，各段機身打造完成后，開始設計機身內部航天員活動空間，然后再設計主發動機和軌道控制發動機，然后再。。。。（編不下去了）

面向對象：找NASA。（開玩笑，哈哈哈哈）

如上面三個（其實是前兩個）例子所述，面向過程主要思考的是“如何（HOW）”的問題，也就是把一個目標，拆分為多個流程環節，然后把每個流程環節拼湊起來，最終實現客戶想要的目標。

而面向對象，主要思考的是“什么（WHAT）”的問題，面向對象會先把一句具體的目標拆分，目標里面包含什么，每一個“什么”各自能完成哪些功能，把這些一個個的“什么”拼湊起來，就可以實現客戶想要的目標。

面向過程的思維，和面向對象的思維，有著本質上的區別，一直從事嵌入式開發的工程師，特別是單片機工程師，在面對銷售業務提出的需求或者疑問的時候，多數都是采用面向過程而非面向對象的思維方式進行思考。

也就是說，單片機工程師第一反應，是想著“如何（HOW）”去解決業務端的需求，而不是去深挖這個需求的本質是“什么（WHAT）”。

很多嵌入式C語言的入門教程，以及網絡上大多數的開發示例，都是用“HOW”的思維方式去告訴我們怎么解決一個問題，很少用“WHAT”的思維去讓工程師們思考問題的本質。

（注意：這里并不是在否定面向過程的優勢之處！）

“HOW”的思維模式跟 C 語言的語法有著很大的關系，因為基于 C 語言的語法實現面向對象，會繞一些彎路，C 語言的語法沒有面向對象的語法糖支持，所以用 C 語言實現面向對象會有一定的困難。

但往往在一些業務復雜的場景下，使用“WHAT”的思維比使用“HOW”的思維更加湊效，更能反映問題的本質，再往更深層次的思考，就會去到“WHY”的層面了。

編程語言只是一種工具，而“面向對象”和“面向過程”是兩種編程思想，編程思想會指導嵌入式工程師如何使用程序語言工具，這就是 C 語言和面向對象的本質。

為什么要用 C語言面向對象？

既然面向對象是一種編程思想，而編程語言只是一種工具，那么，思想與工具之間就不存在一種強耦合的關系，C++可以面向對象，Java可以面向對象，C 語言同樣可以面向對象。

圖片來源公眾號：碼農翻身

現在很多嵌入式設備的處理器，都可以支持使用 C++ 語言進行開發，但對于以往慣用的開發方式，嵌入式設備還是用 C 語言開發居多。

一些業務簡單，邏輯不復雜的嵌入式設備或嵌入式軟件模塊，其實是可以直接使用“面向過程”的思維模式去進行開發，這樣最直接高效，對于初學者，也建議用“HOW”的方式去進行入門。

而一些復雜的業務場景，比如，操作系統內核，協議棧，通用的驅動模塊，等等，就不得考慮使用面向對象“WHAT”的思維方式去思考和設計了。

因為像操作系統、協議棧這些復雜的業務模塊，所面對的場景是很豐富而且很復雜的，面向過程的思維就會讓這些業務模塊在設計和使用的時候受限。

這些運行在嵌入式設備里面的業務模塊，為了執行效率，通常都是用 C 語言進行開發的，所以，就不得不用C語言進行面向對象開發。

關于C 語言面向對象的爭議

用?C?語言進行面向對象開發，在嵌入式工程師群體里面，一直都存在著爭議，并且這個爭議維持了很長一段時間，都沒有得出正確的結論，并且群里面的小伙伴有時候會為這個話題爭論得面紅耳赤。

有些工程師認為，既然嵌入式設備要進行面向對象設計，為啥不用?C++?語言，或者用?Rust?語言，這些語言豈不是支持更多面向對象的語法特性，因為這些語言的語法支持面向對象，使用起來豈不是更加簡單？

也有一些工程師認為，既然一些規模比較大的芯片廠家提供的?SDK，基本上都是使用面向對象進行框架設計，還有世界上最優秀的開源操作系統?Linux，里面也大量使用了?C?語言面向對象來設計驅動框架，

那么，作為嵌入式軟件工程師，并且主要使用的編程語言是?C?語言，就更需要學習如何使用?C?語言面向對象的方式，去應對復雜龐大的業務需求，設計出高彈性可擴展的業務框架。

筆者認為，不管“面向過程”還是“面向對象”，不管是?C?語言還是其他高級語言，其本質都是解決業務問題的工具，除了要學習如何使用這些工具，還需要學習如何選擇合適的工具去解決特定的問題。

編程思維沒有高低優劣之分，編程語言更是如此，因為這些編程思維和編程工具，都是在特定場景下，解決特定問題的工具。

網絡上經常會看到很多人拿?C?語言去跟其他語言比較，說某某語言將會被淘汰，不建議再學習，某某語言天下第一YYDS，等等。

且不說是不是有人別有用心，為了噱頭而拋出這些話題，光是這種片面的對比，就知道這些人的論點和論據過于片面而經不起事實的推敲，參與這些話題的爭論，最終只會浪費自己的時間。

最后，本系列文章需要強調一個基本原則，就是：不是所有使用C語言開發的嵌入式軟件，都一定要用面向對象的思維進行編碼指導，也并不是否定C語言面向過程開發的優勢之處。一名優秀的嵌入式軟件工程師，需要學會根據實際的項目情況，合理地選擇編程語言和編程思維，才能創造出穩定可靠，高內聚低耦合，高彈性易擴展的應用軟件。

編輯：黃飛