12.4 GTK+的面向对象机制
对于那些没有接触过面向对象语言的读者来说，本节的内容可能比较难以理解。不过没有关系，这并不会影响后面内容的掌握。介绍本节的内容只是为了简单地介绍一下GTK+中是如何模拟面向对象机制的。
面向对象编程语言（如C++、Java）把数据和对数据的操作封装在一起构成类，由类来产生对象，由对象来构建程序。类中对数据的操作由函数来完成，这种函数被称为成员函数或方法。面向对象语言通过继承、重载、多态等机制大大增强软件的可重用性和可维护性。C语言虽然不是面向对象语言，但GTK+以及建立在其上的GNOME库却使C语言模拟出了一些典型的面向对象机制，如封装、继承和多态。为了较好的理解GTK+程序，了解GTK+中的面向对象机制也是很有必要的。
对象的一个主要特性是将数据和对数据的操作封装在一起，受保护的私有数据只能通过成员函数才能访问和修改。GTK+使用C语言的结构体来模拟对象，虽然有些缺陷但基本模拟出了对象的基本特征。
有了对象作为基础，通过在对象中加入新的数据和对这些数据进行操作的函数，就实现了继承。被继承的类（类相当于一种自定义数据类型，由类来定义对象）称为父类或基类，由基础类派生出来的类称为子类或派生类。子类继承了父类的数据和对这些数据进行操作的成员函数，并加入了新的数据和成员函数，实现了对原有父类的重用和扩展，从而实现了可重用性和可扩展性。
GTK+中有一个类，它是所有其他类的父类，这个类是GtkObject。GTK+中最常用的按钮控件也是一个类，它继承自GtkObject。它与GtkObject的继承关系是：
GtkObject －>GtkWidget －>GtkContainer －>GtkBin －>GtkButton |
使用C语言如何模拟继承呢？对象（类）是由结构体模拟的，每一个子类所在的结构体都包含了父类的结构体，子类结构体的第一个成员是其父类结构体，示例代码如下：
struct GtkObject {
．．．
};
struct GtkWidget {
GtkObject object;
．．．
};
struct GtkContainer {
GtkWidget widget;
．．．
};
struct GtkBin {
GtkContainer container;
．．．
};
struct GtkButton {
GtkBin bin;
．．．
}; |
从上述代码可以看到，每个子类都包含了其父类的所有数据，并且父类的数据位于子类结构体的开始。对于一个GtkButton 类型的button控件变量（它其实是一个指向GtkButton结构体的指针），通过宏GTKBIN(button)就得到了其父类（GTK+预定义的宏GTKBIN其实是进行了强制类型转换，把一个GtkButton类型的指针强制转化为GtkBin类型的指针）。例12-1中的GTK_OBJECT(button)就是进行了这样的转换。
为了便于理解，我们写一个测试程序，如例12-2所示。
例12-2 test.c
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h> #define FATHER(child) (struct Father *)(child) void print1(int i)
{
printf("this is father and i = %d\n",i);
} void print2(int i)
{
printf("this is child and i = %d\n",i);
} struct Father {
int a;
void (*pointer1_to_function)(int);
};
struct Child {
struct Father f;
int b;
void (*pointer2_to_function)(int);
};void father_member_funtion(struct Father *f,char *string)
{
printf("\n");
f->pointer1_to_function(f->a);
printf("%s\n\n",string);
} int main()
{
struct Child *p_child;
p_child = (struct Child *)malloc(sizeof(struct Child));
p_child->f.a = 10;
p_child->f.pointer1_to_function = print1;
p_child->b = 20;
p_child->pointer2_to_function = print2;
p_child->pointer2_to_function(p_child->b);
struct Father *p_father = FATHER(p_child);
p_father->pointer1_to_function(p_father->a);
father_member_funtion(p_father,"hello");
return 0;
} |
程序输出：
this is child and i = 20
this is father and i = 10 this is father and i = 10
hello |
程序说明。
（1）结构体Father相当于GTK+中的父类，而结构体Child就相当于子类。结构体Father有一个成员变量和一个成员函数（实际上是一个指向函数的指针，函数指针的内容请参考第4章4.3.4指针和函数一节）。结构体Child在其头部包含了结构体Father，并增加了一个成员变量和一个成员函数（也是一个函数指针）。结构体Father和Child模拟了类，Child模拟继承了Father。
（2）程序定义了一个指向结构体Child的指针，并对Child中的成员进行了初始化。然后调用了结构体Child的成员函数pointer2_to_function。通过宏FATHER(p_child)将指针p_child强制转换为指向Father结构体的指针。事实上，p_child和p_father的值是一样的，它们都保存着结构体Child的首地址。宏FATHER(p_child)类似于例12-1程序gtk_container_add(GTK_CONTAINER (window),button)中的GTK_CONTAINER(window)。我们注意到，p_father调用了它自己的成员函数pointer1_to_function。
（3）father_member_funtion函数是类Father成员函数的另一种实现方法，这种方法避免了在结构体Father中保存函数指针。
GTK+定义了很多生成对象或对对象进行操作的函数。例如，下面就创建了一个对象：
GtkWidget *button；
button = gtk_button_new_with_label("label")； |
所有创建对象的函数在其名称上都有"new"这个词。函数gtk_button_new_with_label创建了一个显示文本的按钮。可以当作父类来对待所有子类（其实这就是面向对象语言中的多态），按钮button的真正类型是GtkButton，却也可以作为一个指向GtkWidget类型的指针。使用GtkWidget指针在编程上有很多好处，因为许多图形界面的操作函数都是在GtkWidget对象上进行操作的。
当调用一个函数对一个对象进行相关操作时，该对象的地址作为第一个参数传给函数。例如，显示按钮的函数：
button是一个指向GtkWidget结构体的指针，它也表示一个按钮控件。面向对象语言中子类可以调用父类的函数，在GTK+中只要使用一些宏将子类强制转换为父类即可。例如：
gtk_container_add(GTK_CONTAINER(window),button)；
|
gtk_container_add函数是类GtkContainer的一个函数，而window代表一个窗口，它是GtkWindow类型的指针。GtkWindow是GtkContainer的子类，也就是GtkWindow继承自GtkContainer，当然它们都是从GtkObject派生出来的，GtkObject是它们的祖先：
GtkObject －>GtkWidget －>GtkContainer －>GtkBin －>GtkWindow |