用C語言實現(xiàn)簡單工廠模式

一.背景介紹

在我們的印象中，設(shè)計模式是由面向?qū)ο蟮恼Z言(C++、JAVA)才能完成的，而 C 語言是面向過程的語言，不能實現(xiàn)設(shè)計模式。但C 語言中有 函數(shù)指針 、回調(diào)函數(shù) 等機(jī)制，使用這些機(jī)制便能寫出面向?qū)ο蟮膬?yōu)秀程序。

LINUX 操作系統(tǒng)，采用 C 語言寫的，但是里面很多模塊實現(xiàn)都是通過面向?qū)ο蟮脑O(shè)計方式實現(xiàn)的，這也是很多人初看 Linux 源碼看得云里霧里的原因。

面向過程（Procedure Oriented 簡稱 PO）： 把事情拆分成幾個步驟（相當(dāng)于拆分成一個個的方法和數(shù)據(jù)），然后按照一定的順序執(zhí)行。

面向?qū)ο螅∣bject Oriented 簡稱 OO）： 面向?qū)ο髸咽挛锍橄蟪蓪ο蟮母拍?，先抽象出對象，然后給對象賦一些屬性和方法，然后讓每個對象去執(zhí)行自己的方法。

二.設(shè)計實現(xiàn)

在 C++中實現(xiàn)設(shè)計模式主要是通過virtual 關(guān)鍵字修飾的虛函數(shù)來實現(xiàn)的，在 C 語言中沒有這個操作，但是我們可以通過指針函數(shù)加結(jié)構(gòu)體進(jìn)行實現(xiàn)。我們先簡單了解一下指針函數(shù)：

typedef void (*pfunc)(int); //此處定義了pfunc這個函數(shù)指針


//定義一個test_func函數(shù)，與pfunc的返回類型和參數(shù)是一致的，只有名字不同
//若不一致則不能定義pfunc的指針指向test_func
void test_func(int id)      
{   
    printf("id=%d \\n", id);
}


//使用func指向test_func()
pfunc func = test_func;


//調(diào)用func(id) 與 test_func(id)實現(xiàn)的功能一致
func(1);//即可使用


//與結(jié)構(gòu)體結(jié)合
typedef struct func_t
{
    void (*func)(int id);
}func_t;


func_t f;
f.func = test_func; //結(jié)構(gòu)體的函數(shù)指針指向test_func()
f.func(1); //調(diào)用結(jié)構(gòu)體的函數(shù)指針，與調(diào)用test_func(1)效果一致


//通過上述例子，我們可以看到通過結(jié)構(gòu)體+函數(shù)指針可以實現(xiàn)封裝信息并指向另外一個函數(shù)
//有了這個特性我們可以實現(xiàn)一個簡單工廠模式

本設(shè)計實現(xiàn)一個簡單的工廠模式，一個生產(chǎn)不同種類水果的工廠。每種水果有兩個屬性show() eat()，實現(xiàn) apple、banana、pear 這 3 種水果。

//設(shè)計抽象定義接口
//定義的抽象的水果接口
typedef struct Ifruit_t
{
    void (*show)(void* obj);  //顯示信息
    void (*eat)(void* obj);   //怎么eat
    void *obj;                //指向當(dāng)前的結(jié)構(gòu)體
}Ifruit_t;

下面程序是香蕉水果相關(guān)的定義, 另外的 蘋果與梨 定義與這個幾乎完全一致，此處考慮篇幅問題，不全部貼出來了。

//------------------------------------------------
//實現(xiàn)香蕉相關(guān)的定義
//------------------------------------------------
typedef struct banana_t             //與Ifruit_t的定義一致
{
    void (*show)(void* obj);        //顯示信息
    void (*eat)(void* obj);         //怎么eat
    void *obj;                      //指向當(dāng)前的結(jié)構(gòu)體
}banana_t;


static void banana_show(void* obj)   //使用static修飾，避免被外部直接調(diào)用
{
    printf("我是香蕉!\\n");
}


static void banana_eat(void* obj)  //使用static修飾，避免被外部直接調(diào)用
{
    printf("操作: 先剝掉皮，再吃!\\n");
}
//香蕉的構(gòu)造函數(shù)
banana_t* constructor_banana(void)  //不使用static修飾，讓外部直接調(diào)用
{
    banana_t* obj = (banana_t*)malloc(sizeof(banana_t));
    obj- >show = banana_show;        //給指針函數(shù)賦值，后面才能被調(diào)用
    obj- >eat = banana_eat;          //給指針函數(shù)賦值，后面才能被調(diào)用
    obj- >obj = obj;                 //obj指向當(dāng)前結(jié)構(gòu)體指針
    return obj;
}

工廠實現(xiàn)的函數(shù) 如下:

enum FruitType  //枚舉類型
{
    APPLE,      //蘋果
    BANANA,     //香蕉
    PEAR,       //梨
};


Ifruit_t* factor_create_fruit(enum FruitType type) //工廠：生成水果的
{
    Ifruit_t *fruit=NULL;


    switch (type)
    {
    case APPLE:
        fruit = (Ifruit_t *)constructor_apple();
        printf("工廠: 生產(chǎn)蘋果!\\n");
        break;
    case BANANA:
        fruit = (Ifruit_t *)constructor_banana();
        printf("工廠: 生產(chǎn)香蕉!\\n");
        break;
    case PEAR:
        fruit = (Ifruit_t *)constructor_pear();
        printf("工廠: 生產(chǎn)梨!\\n");
        break;
    default:
        break;
    }
    return fruit;
}

main 使用流程 如下。工廠設(shè)計模式它的優(yōu)勢是易于擴(kuò)展，此處我們實現(xiàn)了香蕉、蘋果、梨種水果，當(dāng)業(yè)務(wù)中需要西瓜時，我們寫一個西瓜相關(guān)的結(jié)構(gòu)體并實現(xiàn)對應(yīng)函數(shù)，實現(xiàn)方式和上面 banana 實現(xiàn)方式一致，而對于西瓜的使用依舊是如下調(diào)用fruit->show(NULL); fruit->eat(NULL);，這樣我們主體的業(yè)務(wù)邏輯便能完成以較小的改動來添加一個新的模塊功能。

int main(void)
{
    Ifruit_t *fruit=NULL;


    fruit = factor_create_fruit(APPLE); //生成蘋果
    //每一次有新的水果添加進(jìn)來，步驟都和下面一樣的，易于擴(kuò)展
    fruit- >show(NULL);                  //顯示蘋果
    fruit- >eat(NULL);                   //操作蘋果
    free(fruit);                        //不使用了，釋放資源
    printf("\\n");


    fruit = factor_create_fruit(BANANA);
    fruit- >show(NULL);
    fruit- >eat(NULL);
    free(fruit);
    printf("\\n");



    fruit = factor_create_fruit(PEAR);
    fruit- >show(NULL);
    fruit- >eat(NULL);
    free(fruit);


    return 0;
}

三.運(yùn)行測試

運(yùn)行結(jié)果**：

四.總結(jié)

雖然C語言是面向過程的編程語言，但是我們在設(shè)計程序的時候，可以考慮用面向?qū)ο蟮姆绞饺ピO(shè)計，這樣提高我們程序的“高內(nèi)聚、低耦合”特性，便于維護(hù)。