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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