GObject对象系统 --- 一个C语言的面向对象的框架
GObject对象系统的实质: * 一个通用类型系统. 可以注册任意结构类型. 实现组合对象的初始化和内存管理. 类结构, 保持对象的父子关系. * 一个基本类型的实现集, 如整型, 枚举型和结构型等. * 一个信号系统, 允许用户非常灵活的自定义虚的或重载对象的方法, 并且能充当非常有效力的通知机制.
类型(GType)与对象(GObject)
GObject是以Gtype为基础实现的一套单根继承的C语言的面向对象的框架.
GType是GLib的类型认证和管理系统. Gtype提供了注册和管理所有基本数据类型和用户定义对象的技术实现.
结构类型分为静态和动态. 静态的类型不能在运行时加载或卸载. 静态类型由g_type_register_static()创建, 通过GTypeInfo结构来取得类型的特殊信息. 动态类型则由 g_type_register_dynamic()创建, 用GTypePlugin结构来取代GTypeInfo, 并且还包括 g_type_plugin_*()系列API. 这些注册函数只运行一次, 目的是取得它们返回的专有类的类型标识.
还可以用g_type_register_fundamental来注册基础类型, 除非你想改动GObject.
对象的定义
在GObject系统中, 对象由三个部分组成: 1. 对象的ID标识(唯一, 无符号长整型, 所有此类对象共同的标识). 2. 对象的类结构(唯一, 结构型, 由对象的所有实例共同拥有). 3. 对象的实例(多个, 结构型, 对象的具体实现).
基于GObject的对象到底是什么样的呢? 下面是基于GObject的简单对象 -- Boy的定义代码:
/* boy.h */ #ifndef __BOY_H__ #define __BOY_H__ #include <glib-object.h> #define BOY_TYPE (boy_get_type()) #define BOY(obj) (G_TYPE_CHECK_INSTANCE_CAST((obj),BOY_TYPE,Boy)) typedef struct _Boy Boy; typedef struct _BoyClass BoyClass; struct _Boy { GObject parent; gint age; gchar *name; void (*cry)(void); }; struct _BoyClass { GObjectClass parent_class; void (*boy_born)(void); }; GType boy_get_type(void); Boy* boy_new(void); int boy_get_age(Boy *boy); void boy_set_age(Boy *boy, int age); char* boy_get_name(Boy *boy); void boy_set_name(Boy *boy, char *name); Boy* boy_new_with_name(gchar *name); Boy* boy_new_with_age(gint age); Boy* boy_new_with_name_and_age(gchar *name, gint age); #endif /* __BOY_H__*/
这是一段典型的C语言头文件定义, 包括编译预处理, 宏定义, 数据结构定义和函数声明. 首先要看的是两个数据结构对象Boy和BoyClass. Boy对象中的parent表示此对象的父类, GObject系统中所有对象的共同的根都是GObject类. 表示年龄的age, 表示名字的name和表示方法的函数指针cry. 结构类型_BoyClass是Boy对象的类结构, 它是所有Boy对象实例所共有的. BoyClass中的 parent_class是GObjectClass, 同GObject是所有对象的共有的根一样, GObejctClass是所有对象的类结构的根. 在 BoyClass中我们还定义了一个函数指针boy_born, 也就是说这一函数指针也是所有Boy对象实例共有的, 所有的Boy实例都可以调用它. 其余的函数定义包括三种, 一种是取得Boy对象的类型ID的函数boy_get_type, 这是必须有的. 另一种是创建 Boy对象实例的函数boy_new和boy_new_with_*. 第三种是设定或取得Boy对象属性成员的值的函数boy_get_*和boy_set_*. 宏在GObject系统中用得相当广泛. 这里定义了两个非常关键的宏, BOY_TYPE宏封装了 boy_get_type函数, 可以直接取得并替代Boy对象的ID标识; BOY(obj)宏是G_TYPE_CHECK_INSTANCE_CAST宏的再一次封装, 目的是将一个Gobject对象强制转换为Boy对象, 这在对象的继承中十分关键, 也经常用到.
对象的实现
下面的代码实现了上面的Boy对象的定义:
/* boy.c */ #include "boy.h" enum { BOY_BORN, LAST_SIGNAL }; static gint boy_signals[LAST_SIGNAL] = { 0 }; static void boy_cry (void); static void boy_born(void); static void boy_init(Boy *boy); static void boy_class_init(BoyClass *boyclass); GType boy_get_type(void) { static GType boy_type = 0; if(!boy_type) { static const GTypeInfo boy_info = { sizeof(BoyClass), NULL,NULL, (GClassInitFunc)boy_class_init, NULL,NULL, sizeof(Boy), 0, (GInstanceInitFunc)boy_init }; boy_type = g_type_register_static(G_TYPE_OBJECT,"Boy",&boy_info,0); } return boy_type; } static void boy_init(Boy *boy) { boy->age = 0; boy->name = "none"; boy->cry = boy_cry; } static void boy_class_init(BoyClass *boyclass) { boyclass->boy_born = boy_born; boy_signals[BOY_BORN] = g_signal_new("boy_born", BOY_TYPE, G_SIGNAL_RUN_FIRST, G_STRUCT_OFFSET(BoyClass,boy_born), NULL,NULL, g_cclosure_marshal_VOID__VOID, G_TYPE_NONE, 0, NULL); } Boy *boy_new(void) { Boy *boy; boy = g_object_new(BOY_TYPE, NULL); g_signal_emit(boy,boy_signals[BOY_BORN],0); return boy; } int boy_get_age(Boy *boy) { return boy->age; } void boy_set_age(Boy *boy, int age) { boy->age = age; } char *boy_get_name(Boy *boy) { return boy->name; } void boy_set_name(Boy *boy, char *name) { boy->name = name; } Boy* boy_new_with_name(gchar *name) { Boy* boy; boy = boy_new(); boy_set_name(boy, name); return boy; } Boy* boy_new_with_age(gint age) { Boy* boy; boy = boy_new(); boy_set_age(boy, age); return boy; } Boy *boy_new_with_name_and_age(gchar *name, gint age) { Boy *boy; boy = boy_new(); boy_set_name(boy,name); boy_set_age(boy,age); return boy; } static void boy_cry (void) { g_print("The Boy is crying ......
"); } static void boy_born(void) { g_print("Message : A boy was born .
"); }
在这段代码中, 两个初始化函数: boy_init和boy_class_init, 它们分别用来初始化实例结构和类结构. 它们并不被在代码中明显调用, 关键是将其用宏转换为地址指针, 然后赋值到GTypeInfo结构中, 然后由GType系统自行处理.
GTypeInfo结构中定义了对象的类型信息, 包括以下内容: 1. 包括类结构的长度(必需, 即我们定义的BoyClass结构的长度). 2. 基础初始化函数(base initialization function, 可选). 3. 基础结束化函数(base finalization function, 可选). (以上两个函数可以对对象使用的内存来做分配和释放操作, 使用时要用GBaseInitFunc和GBaseFinalizeFunc来转换为指针) 4. 类初始化函数(即我们这里的boy_class_init函数, 用GclassInit宏来转换, 可选, 仅用于类和实例类型); 5. 类结束函数(可选); 6. 实例初始化函数(可选, 即我们这里的boy_init函数); 7. 最后一个成员是GType变量表(可选).
定义好GTypeInfo结构后就可以用g_type_register_static函数来注册对象的类型了. g_type_register_static函数用来注册对象的类型, 它的第一个参数是表示此对象的父类的对象类型, 我们这里是G_TYPE_OBJECT, 这个宏用来表示GObject的父类; 第二个参数表示此对象的名称, 这里为"Boy"; 第三个参数是此对象的 GTypeInfo结构型指针, 这里赋值为&boyinfo; 第四个参数是对象注册成功后返回此对象的整型ID标识.
g_object_new函数, 用来创建一个基于G_OBJECT的对象, 它可以有多个参数, 第一个参数是上面说到的已注册的对象标识ID; 第二个参数表示后面参数的数量, 如果为0, 则没有第三个参数; 第三个参数开始类型都是GParameter类型, 它也是一个结构型, 定义为: struct GParameter{ const gchar* name; GValue value; };
关于GValue, 它是变量类型的统一定义, 它是基础的变量容器结构, 用于封装变量的值和变量的类型, 可以GOBJECT文档的GVALUE部分.
信号的定义和应用
在GObject系统中, 信号是一种定制对象行为的手段. 同时也是一种多种用途的通知机制. 一个对象可以没有信号, 也可以有多个信号. 当有一或多个信号时, 信号的名称定义是必不可少的, 此时C语言的枚举类型的功能就凸显出来了, 用LAST_SIGNAL来表示最后一个信号(不用实现的信号)是一种非常良好的编程风格. 这里为Boy对象定义了一个信号 BOY_BORN, 在对象创建时发出, 表示Boy对象诞生. 同时还需要定义静态的整型指针数组来保存信号的标识, 以便于下一步处理信号时使用. 对象的类结构是所有对象的实例所共有的, 我们将信号也定义在对象的类结构中, 如此信号同样也是所有对象的实例所共有的, 任意一个对象的实例都可以处理信号. 因此我们有必要在在类初始化函数中创建信号. 函数g_signal_new用来创建一个新的信号, 它的详细使用方法可以在GObject的API文档中找到. 信号创建成功后, 返回一个信号的标识ID, 如此就可以用发射信号函数 g_signal_emit向指定义对象的实例发射信号, 从而执行相应的功能. 本例中每创建一个新的Boy对象, 就会发射一次BOY_BORN信号, 也就会执行一次我们定义的boy_born函数, 也就输出一行"Message : A boy was born ."信息.
对象的属性和方法
对象实例所有的属性和方法一般都定义在对象的实例结构中, 属性定义为变量或变量指针, 而方法则定义为函数指针, 如此, 我们一定要定义函数为static类型, 当为函数指针赋值时, 才能有效.
对象的继承
以下为继承自Boy对象的Man对象的实现, Man对象在Boy对象的基础上又增加了一个属性job和一个方法bye.
#ifndef __MAN_H__ #define __MAN_H__ #include "boy.h" #define MAN_TYPE (man_get_type()) #define MAN(obj) (G_TYPE_CHECK_INSTANCE_CAST((obj),MAN_TYPE,Man)) typedef struct _Man Man; typedef struct _ManClass ManClass; struct _Man { Boy parent; char *job; void (*bye)(void); }; struct _ManClass { BoyClass parent_class; }; GType man_get_type(void); Man* man_new(void); gchar* man_get_gob(Man *man); void man_set_job(Man *man, gchar *job); Man* man_new_with_name_age_and_job(gchar *name, gint age, gchar *job); void man_info(Man *man); #endif //__MAN_H__ /* man.c */ #include "man.h" static void man_bye(void); static void man_init(Man *man); static void man_class_init(Man *man); GType man_get_type(void) { static GType man_type = 0; if(!man_type) { static const GTypeInfo man_info = { sizeof(ManClass), NULL, NULL, (GClassInitFunc)man_class_init, NULL, NULL, sizeof(Man), 0, (GInstanceInitFunc)man_init }; man_type = g_type_register_static(BOY_TYPE, "Man", &man_info, 0); } return man_type; } static void man_init(Man *man) { man->job = "none"; man->bye = man_bye; } static void man_class_init(Man *man) { } Man* man_new(void) { Man *man; man = g_object_new(MAN_TYPE, 0); return man; } gchar* man_get_gob(Man *man) { return man->job; } void man_set_job(Man *man, gchar *job) { man->job = job; } Man* man_new_with_name_age_and_job(gchar *name, gint age, gchar *job) { Man *man; man = man_new(); boy_set_name(BOY(man), name); boy_set_age(BOY(man), age); man_set_job(man, job); return man; } static void man_bye(void) { g_print("Goodbye everyone !
"); } void man_info(Man *man) { g_print("the man name is %s
", BOY(man)->name); g_print("the man age is %d
", BOY(man)->age); g_print("the man job is %s
", man->job); }
关键在于定义对象时将父对象实例定义为Boy,父类设定为BoyClass,在注册此对象时将其父对象类型设为BOY_TYPE,在设定对象属性时如用到父对象的属性要强制转换下,如取得对象的name属性,就必须用BOY(obj)->name,因为Man本身没有name属性,而其父对象Boy有,所以用BOY宏将其强制为Boy类型的对象。
测试我们定义的对象
#include <glib.h> #include "boy.h" #include "man.h" int main(int argc, char *argv[]) { Boy *tom, *peter; Man *green, *brown; g_type_init();//注意,初始化类型系统,必需 tom = boy_new_with_name("Tom"); tom->cry(); boy_info(tom); peter = boy_new_with_name_and_age("Peter", 10); peter->cry(); boy_info(peter); green = man_new(); boy_set_name(BOY(green), "Green"); //设定Man对象的name属性用到其父对象Boy的方法 boy_set_age(BOY(green), 28); man_set_job(green, "Doctor"); green->bye(); man_info(green); brown = man_new_with_name_age_and_job("Brown", 30, "Teacher"); brown->bye(); man_info(brown); } Makefile文件如下: CC = gcc all: $(CC) -c boy.c `pkg-config --cflags glib-2.0 gobject-2.0` $(CC) -c man.c `pkg-config --cflags glib-2.0 gobject-2.0` $(CC) -c main.c `pkg-config --cflags glib-2.0 gobject-2.0` $(CC) -o simple boy.o man.o main.o `pkg-config --libs glib-2.0 gobject-2.0` 执行make命令编译,编译结束后,执行./simple运行此测试程序,输出结果如下: Message : A boy was born . The Boy is crying ...... The Boy name is Tom The Boy age is 0 Message : A boy was born . The Boy is crying ...... The Boy name is Peter The Boy age is 10 Goodbye everyone ! the man name is Green the man age is 28 the man job is Doctor Goodbye everyone ! the man name is Brown the man age is 30 the man job is Teacher
Makefile中用到`pkg-config --cflags --libs gobject-2.0`
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