文/编辑：嵌入式大杂烩

在嵌入式开发和微控制器编程领域，C语言一直是主流选择。然而，随着项目复杂度的增加，面向对象编程（OOP）的概念逐渐被引入以简化代码结构和提高可维护性。

但C++等面向对象语言在资源受限的系统中可能会带来不必要的开销。那么，有没有一种方法能在保持C语言轻量级特性的同时，实现面向对象的编程呢？

答案就是PLOOC（Protected Low-Overhead Object-Oriented Programming with ANSI-C）。

https://github.com/GorgonMeducer/PLOOC

什么是PLOOC？

PLOOC是一个使用ANSI-C编写的受保护的低开销面向对象编程框架。它通过一系列精心设计的C宏模板，实现了面向对象编程的基本特性，如封装、继承和多态等，同时保持了极低的资源消耗。

PLOOC的设计初衷是为嵌入式系统和微控制器（MCU）开发提供一种高效、简便的面向对象编程解决方案。

PLOOC的特点低开销

PLOOC强调“零消耗”原则，即所有面向对象的特性都应在编译时解决，避免在运行时增加额外开销。这意味着使用PLOOC编写的程序可以保持与纯C语言程序相似的性能和资源占用。

私有成员保护

PLOOC通过一种独特的类型欺骗技巧，使得类的私有成员真正被保护起来。外部代码无法直接访问这些私有成员，只能通过类内部定义的公有接口进行操作。这种机制确保了类的封装性和数据的安全性。

易于学习和使用

PLOOC的设计遵循“傻瓜化”原则，类的建立和使用都非常直观。PLOOC还提供了丰富的示例和文档，帮助开发者快速上手。

PLOOC如何工作？

PLOOC中的类是通过C语言中的结构体（struct）来模拟的，但它在结构体之上增加了一层封装，使得私有成员不可见。具体来说，PLOOC会在头文件中定义一个与类结构体大小相同的字节数组（masked structure），外部代码看到的只是这个字节数组，而无法直接访问结构体中的具体成员。

例如，一个队列类的定义可能如下：

// 类的实际结构体（在源文件中） struct byte_queue_t { uint8_t *pchBuffer; uint16_t hwBufferSize; uint16_t hwHead; uint16_t hwTail; uint16_t hwCount; }; // 外部可见的掩码结构体（在头文件中） typedef struct { uint8_t chMask[sizeof(struct { uint8_t *pchBuffer; uint16_t hwBufferSize; uint16_t hwHead; uint16_t hwTail; uint16_t hwCount; })]; } byte_queue_t;

通过这种方式，外部代码无法直接访问byte_queue_t结构体的成员，而只能通过PLOOC提供的接口函数进行操作。

示例与应用

PLOOC提供了一个无需任何硬件即可直接仿真执行的例子工程，以队列类为例，展示了类的定义、方法的实现、接口的定义、派生类的继承以及多态的实现等。这个示例工程非常适合初学者用来学习和理解PLOOC的工作原理。

此外，PLOOC还广泛应用于各种嵌入式系统和微控制器项目中，如实时操作系统（RTOS）的底层驱动开发、通信协议栈的实现等。

总结

PLOOC是一种创新的面向对象编程框架，它使用ANSI-C语言实现了面向对象的特性，同时保持了极低的资源消耗。

通过PLOOC，我们可以在嵌入式系统和微控制器项目中轻松实现面向对象编程，提高代码的可读性、可维护性和可扩展性。