案例分析：设计模式与代码的结构特性

本文介绍设计模式的最常用的模式——工厂模式

 

以C语言为例讨论工厂模式

根本上说，工厂模式的目的就根据不同的要求输出不同的产品。比如说吧，有一个印刷书本的工厂，它能印刷语文书，也能印刷数学书。如果用代码设计，应该怎么做呢？

typedef enum _Book_type
{
    Chinese = 0,
    Math,
}Book_type;
typedef struct _Book
{
    Book_type type;
    void (*print_book)(void);
}Book;

用枚举类型Book_type定义书本类型，想要增加书本的类型就在Book_type里添加相应的书本类型。

下面来实现既能印刷语文书，也能印刷数学书

void print_Chinese_book(void)
{
    printf("printing Chinese book!\n");
    return;
}
 
void print_math_book(void)
{
    printf("printing math book!\n");
    return;
}

这是用两个函数分别实现印刷语文书和印刷数学书

对于一个工厂来说，要印刷什么类型的书就看输入的参数是什么

Book* print_new_book(Book_type type)
{
    Book* pBook = (Book*)malloc(sizeof(Book));
    if(pBook == NULL)
    {
        printf("malloc failed!\n");
        return NULL;
    }

    memset(pBook, 0, sizeof(Book));
    switch(type)
    {
        case Chinese:
            pBook->type = Chinese;
            pBook->print_book = print_Chinese_book;
            break;
        case Math:
            pBook->type = Math;
            pBook->print_book = print_math_book;
            break;
        default:
            printf("invalid book type\n");
            free(pBook);
            return NULL;
    }

    return pBook;
}

print_new_book函数就是工厂的功能，按照输入的参数印刷不同类型的书。如果要增加新类型的书，只要实现新类型书的印刷函数，和在Book_type添加新书本的类型，然后在print_new_book的switch语句中添加相应的赋值语句就可以了，这种方式对于扩充和删除部分工厂功能，不用大改工厂功能，很方便，易于扩展。

 

下面来举例说明工厂模式的使用

int main()
{
    Book *pBook = NULL;
    pBook = print_new_book(Chinese);
    if(pBook == NULL)
    {
        return -1;
    }
    pBook->print_book();
    free(pBook);
    pBook = NULL;
    pBook = print_new_book(Math);
    if(pBook == NULL)
    {
        return -1;
    }
    pBook->print_book();
    free(pBook);
    pBook = NULL;
    return 0;
}

 

 

这就实现了根据工厂输入参数的不同，实现了印刷了不同的书本。

 

这种模式对于功能增加或删除，都提供了良好的便利性，不用大改代码结构，就能轻松实现扩充和修改，即具有易扩展性。

代码中的Book结构体重的print_book函数指针实现了多态，print_book是一个函数指针，对print_book赋不同的值就能实现不同的函数功能，实现了多态机制。

整个代码中Book结构体就是一个抽象模块，只提供接口，不实现具体实现，类似于C++的接口。

每个模块中的都是高内聚的，而模块间都是低耦合的，这正是良好的设计。

 

下面提供完整代码，只要用gcc编译一下即可使用。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
typedef enum _Book_type
{
    Chinese = 0,
    Math,
}Book_type;
typedef struct _Book
{
    Book_type type;
    void (*print_book)(void);
}Book;


void print_Chinese_book(void)
{
    printf("printing Chinese book!\n");
    return;
}
 
void print_math_book(void)
{
    printf("printing math book!\n");
    return;
}
Book* print_new_book(Book_type type)
{
    Book* pBook = (Book*)malloc(sizeof(Book));
    if(pBook == NULL)
    {
        printf("malloc failed!\n");
        return NULL;
    }

    memset(pBook, 0, sizeof(Book));
    switch(type)
    {
        case Chinese:
            pBook->type = Chinese;
            pBook->print_book = print_Chinese_book;
            break;
        case Math:
            pBook->type = Math;
            pBook->print_book = print_math_book;
            break;
        default:
            printf("invalid book type\n");
            free(pBook);
            return NULL;
    }

    return pBook;
}
int main()
{
    Book *pBook = NULL;
    pBook = print_new_book(Chinese);
    if(pBook == NULL)
    {
        return -1;
    }
    pBook->print_book();
    free(pBook);
    pBook = NULL;
    pBook = print_new_book(Math);
    if(pBook == NULL)
    {
        return -1;
    }
    pBook->print_book();
    free(pBook);
    pBook = NULL;
    return 0;
}