java - C 结构和 Java 类之间有什么区别？

Question

我是 Java 的新手，但对 C 有点熟悉。我想知道——C 结构和 Java 对象以及调用它们的方法之间有什么区别？还是完全等价？

例如Bicycle结构:

class BicycleDemo {
     public static void main(String[] args) {

          // Create two different Bicycle objects
          Bicycle bike1 = new Bicycle();
          Bicycle bike2 = new Bicycle();

          // Invoke methods on those objects
          bike1.changeCadence(50);
          bike1.speedUp(10);
          bike1.changeGear(2);
          bike1.printStates();

          bike2.changeCadence(50);
          bike2.speedUp(10);
          bike2.changeGear(2);
          bike2.changeCadence(40);
          bike2.speedUp(10);
          bike2.changeGear(3);
          bike2.printStates();
     }
}

我问的原因是因为它们看起来太像了!谢谢!

Answer 1

如果您不考虑方法覆盖，那么您可以将 Java 类和方法视为一对 C 风格的 struct 和一组操作这些 的函数结构。例如，如果您有这样一个类:

 public class MyJavaClass {
       private int x;
       public int getX() {
           return x;
       }
       public int setX(int value) {
           x = value;
       }
 }

这类似于为此效果编写 C 代码:

struct MyJavaClass {
    int x;
};

int MyJavaClass_getX(struct MyJavaClass* this) {
    return this->x;
}
void MyJavaClass_setX(struct MyJavaClass* this, int value) {
    this->x = value;
}

主要思想是方法类似于将接收者对象作为隐式“this”参数的函数。在 C 中，您必须显式地将接收器作为参数传递给函数，而在 Java 中，这是通过 object.method() 语法隐式完成的。

如果您开始引入方法覆盖，这会变得有点复杂，因为您在对象上调用的方法取决于对象的动态 类型，而不是静态 类型。对此进行模拟的一种方法是使用称为 vtable 或 虚函数表 的东西，之所以这样命名是因为 C++ 的 virtual 关键字。这个想法是每个对象存储一个指向函数指针表的指针，每个函数一个可以被覆盖，当在对象上调用方法时，从表中选择适当的函数指针并调用。所以，更恰本地说，上面的 Java 对象可能看起来像这样:

struct MyJavaClass_Vtable {
    void (*getX)(struct MyJavaClass* this);
    void (*setX)(struct MyJavaClass* this, int value);
};

struct MyJavaClass {
    struct MyJavaClass_Vtable* vtable;
    int x;
};

int MyJavaClass_getX(struct MyJavaClass* this) {
    return this->x;
}
void MyJavaClass_setX(struct MyJavaClass* this, int value) {
    this->x = value;
}

/* A global instance of the vtable for MyJavaClass */
struct MyJavaClass_Vtable MyJavaClassVtableInstance = {
    &MyJavaClass_getX,
    &MyJavaClass_setX
};

每当您创建 MyJavaClass 的实例时，您都会设置它的 vtable，执行如下操作:

struct MyJavaClass* mjc = malloc(sizeof *mjc);
mjc->vtable = &MyJavaClassVtableInstance;

然后，当调用这样的函数时(在 Java 中):

myJavaClass.getX();

在 C 中它看起来像

myJavaClass->vtable->getX(myJavaClass);

所以在某种意义上，Java 类只是一个带有一些额外元信息的结构。当然，对于程序员来说，它看起来完全不同 - 存在封装、多态性、更严格的类型系统等 - 但在 native 代码级别，常规 C 结构和 Java 类可能看起来非常相似。

希望这对您有所帮助!