C語言設計模式—簡單工廠模式

一 模式動機

先來看這樣一個需求:這天，你的老大跟你說:"小李，公司的物料不夠用了，你去嘉立創(chuàng)商城買一些 0805 電容回來，然后去捷多邦買點 0603 電容回來"。"好的"，于是你回到工位上準備開始干活。

試想一下，如果這個場景用程序來實現(xiàn)，應該怎么寫?從 C 語言傳統(tǒng)的面向過程來看，應該這樣寫:

#include < stdio.h >
void login_website(char *str);
void enter_jlc();
void bug_jlc_capacity(char *str);
void enter_jdb();
void bug_jdb_capacity(char *str);

int main()
{
        /* 登錄淘寶網(wǎng) */
	login_website("www.taobao.com");

	/*進入嘉立創(chuàng)旗艦店*/
        enter_jlc();

	/*購買嘉立創(chuàng)的0805電容*/
	bug_jlc_capacity("0805");

       /*進入捷多邦旗艦店*/
	enter_jdb();

	/*購買捷多邦的0805電容*/
	bug_jdb_capacity("0603");

   return 0;
}

void login_website(char *str)
{
	printf("歡迎登錄:%s!\\n",str);
}
void enter_jlc()
{
	printf("進入嘉立創(chuàng)旗艦店\\n");
}
void bug_jlc_capacity(char *str)
{
	printf("購買嘉立創(chuàng)電容:%s\\n",str);
}
void enter_jdb()
{
	printf("進入捷多邦旗艦店\\n");
}
void bug_jdb_capacity(char *str)
{
	printf("購買捷多邦電容:%s\\n",str);
}

代碼可以直接復制粘貼在菜鳥 C 在線工具運行中查看運行結果。結果如下:

歡迎登錄:www.taobao.com!

進入嘉立創(chuàng)旗艦店

購買嘉立創(chuàng)電容:0805

進入捷多邦旗艦店

購買捷多邦電容:0603

大家不要笑，確實每一位嵌入式軟件工程師剛入門時都會寫這樣的代碼。從程序功能來看，確實滿足了老大的要求，去不同的店商家購買回來了不同的物料。

但是你有沒有想過，如果 boss 明天讓你先去捷多邦再去嘉立創(chuàng)呢？又或者是讓你去其他的商城、買更多其他的物料呢?

是不是每次進去不同的商城都要新添加一個函數(shù)來實現(xiàn)呢?而在每個不同商城購買物料也要新添加一個函數(shù)來實現(xiàn)?這樣用不了多久，你很快就會被你的程序搞的焦頭爛額。

二 解決方案

怎么解決問題?先仔細觀察一下 boss 的需求，這里面有兩個行為是重復的，分別是進去商城和在商城購物，那么我們就應該把它提取出來作為一個抽象類接口。抽象類通常是面向?qū)ο笳Z言的叫法，在 C 語言里面，類一般可以用結構體來替代，接口一般用函數(shù)指針來替代。抽象類接口可以理解為只有函數(shù)指針的結構體。

因此這里把它抽象為:

typedef struct shop_interface
{
  void (*enter)();/*進入商城*/
  void (*buy)(const char *str);/*購買物料*/
}SHOP_INSTERFACE,*pSHOP_INSTERFACE;

嘉立創(chuàng)和捷多邦同樣作為一個商城,進入和購買等基本功能必須是要有的。因此讓它們倆繼承這個接口類，是理所當然的。

/*嘉立創(chuàng)商城*/
struct jlc
{
  SHOP_INSTERFACE jlc_interface;
  /*可擴展其他私有屬性*/
}

/*捷多邦商城*/
struct jdb
{
  SHOP_INSTERFACE jdb_interface;
  /*可擴展其他私有屬性*/
}

我們希望的是主程序像個顧客一樣。顧客只關心商城能提供哪些服務，它不關心服務是怎么實現(xiàn)的。同樣的，我們也不希望主程序受到太多業(yè)務細節(jié)的干擾，主程序應該要專注于業(yè)務邏輯。

因此主程序關心的是與業(yè)務邏輯緊密聯(lián)系的接口(抽象類接口)，而這些接口一定是業(yè)務和細節(jié)分離的，那么如果讓接口做到業(yè)務和細節(jié)分離?請看下面的factory()函數(shù)。

pSHOP_INSTERFACE factory(const char *str)
{
  if("jlc" == str)
  {
    struct jlc *jlc_shop = (struct jlc*)malloc(sizeof(struct jlc));
    /*實例化接口*/
    ((pSHOP_INSTERFACE)jlc_shop)- >enter = enter_jlc;
    ((pSHOP_INSTERFACE)jlc_shop)- >buy = bug_jlc_capacity;
    return (pSHOP_INSTERFACE)jlc_shop;
  }
  else if("jdb" == str)
  {
    struct jdb *jdb_shop = (struct jdb*)malloc(sizeof(struct jdb));
    /*實例化接口*/
    ((SHOP_INSTERFACE*)jdb_shop)- >enter = enter_jdb;
    ((SHOP_INSTERFACE*)jdb_shop)- >buy = bug_jdb_capacity;
    return (pSHOP_INSTERFACE)jdb_shop;
  }
}

可以看到，抽象類接口的實例化都全部在factory()函數(shù)中完成了。主程序只要設置指定的參數(shù)，就能通過這個factory()函數(shù)來獲得自己真正想要的接口。

再看看改造后的主程序

int main(void) {
    
    pSHOP_INSTERFACE shop;
    
    /* 登錄淘寶網(wǎng) */
    login_website("www.taobao.com");
    
    shop = factory("jlc");
    /*進入嘉立創(chuàng)旗艦店*/
    shop- >enter();
    /*購買嘉立創(chuàng)的0805電容*/
    shop- >buy("0805");
    
    shop = factory("jdb");
    /*進入捷多邦旗艦店*/
    shop- >enter();
    /*購買捷多邦的0603電容*/
    shop- >buy("0603");
    
	  return 0;
}

該程序的運行結果:

歡迎登錄:www.taobao.com!

進入嘉立創(chuàng)旗艦店

購買嘉立創(chuàng)電容:0805

進入捷多邦旗艦店

購買捷多邦電容:0603

主程序功能不變，但是沒有了任何的實現(xiàn)細節(jié)，完全專注于業(yè)務邏輯。業(yè)務與細節(jié)彼此間相互不影響，提高了程序的可維護性和可擴展性。

這就是簡單工廠模式在C語言中實現(xiàn)的一個案例。盡管它實現(xiàn)業(yè)務和細節(jié)的分離，但是它依然還有明顯的缺陷，那就是工廠函數(shù)factory()里面不可避免會出現(xiàn)if/else、switch/case等判斷語句，使得每加入一家新的商城時，都要去修改這個函數(shù)，違背了開放-封閉原則(開放封閉原則是指模塊接受擴展功能的代碼，同時模塊不應該修改它的源代碼)。

改進版的代碼源碼如下，可以直接復制粘貼在菜鳥 C 在線工具運行中查看運行結果

#include < stdio.h >
#include < stdlib.h >
#include < string.h >

 /* 抽象類接口   */
typedef struct shop_interface
{
  void (*enter)();/*進入商城*/
  void (*buy)(const char *str);/*購買物料*/
}SHOP_INSTERFACE,*pSHOP_INSTERFACE;

/*嘉立創(chuàng)商城*/
 struct jlc
{
  SHOP_INSTERFACE jlc_interface;
  /*可擴展其他私有屬性*/
};

/*捷多邦商城*/
struct jdb
{
  SHOP_INSTERFACE jdb_interface;
  /*可擴展其他私有屬性*/
};
void login_website(const char *str);
void enter_jlc();
void bug_jlc_capacity(const char *str);
void enter_jdb();
void bug_jdb_capacity(const char *str);
pSHOP_INSTERFACE factory(const char *str);

int main(void) {
    
    pSHOP_INSTERFACE shop;
    
    /* 登錄淘寶網(wǎng) */
	login_website("www.taobao.com");
    
    shop = factory("jlc");
    shop- >enter();
    shop- >buy("0805");
    
    shop = factory("jdb");
    shop- >enter();
    shop- >buy("0603");
    
	return 0;
}

void login_website(const char *str)
{
	printf("歡迎登錄:%s!\\n",str);
}
void enter_jlc()
{
	printf("進入嘉立創(chuàng)旗艦店\\n");
}
void bug_jlc_capacity(const char *str)
{
	printf("購買嘉立創(chuàng)電容:%s\\n",str);
}
void enter_jdb()
{
	printf("進入捷多邦旗艦店\\n");
}
void bug_jdb_capacity(const char *str)
{
	printf("購買捷多邦電容:%s\\n",str);
}


pSHOP_INSTERFACE factory(const char *str)
{
  if("jlc" == str)
  {
    struct jlc *jlc_shop = (struct jlc*)malloc(sizeof(struct jlc));
    /*實例化接口*/
    ((pSHOP_INSTERFACE)jlc_shop)- >enter = enter_jlc;
    ((pSHOP_INSTERFACE)jlc_shop)- >buy = bug_jlc_capacity;

    return (pSHOP_INSTERFACE)jlc_shop;
  }
  else if("jdb" == str)
  {
    struct jdb *jdb_shop = (struct jdb*)malloc(sizeof(struct jdb));
    /*實例化接口*/
    ((SHOP_INSTERFACE*)jdb_shop)- >enter = enter_jdb;
    ((SHOP_INSTERFACE*)jdb_shop)- >buy = bug_jdb_capacity;

    return (pSHOP_INSTERFACE)jdb_shop;
  }
}