C語(yǔ)言中怎么實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單工廠模式

一、 模式動(dòng)機(jī)

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

試想一下，如果這個(gè)場(chǎng)景用程序來(lái)實(shí)現(xiàn)，應(yīng)該怎么寫(xiě)?從 C 語(yǔ)言傳統(tǒng)的面向過(guò)程來(lái)看，應(yīng)該這樣寫(xiě):

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

	/*購(gòu)買(mǎi)嘉立創(chuàng)的0805電容*/
	bug_jlc_capacity("0805");

       /*進(jìn)入捷多邦旗艦店*/
	enter_jdb();

	/*購(gòu)買(mǎi)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(jìn)入嘉立創(chuàng)旗艦店\n");
}
void bug_jlc_capacity(char *str)
{
	printf("購(gòu)買(mǎi)嘉立創(chuàng)電容:%s\n",str);
}
void enter_jdb()
{
	printf("進(jìn)入捷多邦旗艦店\n");
}
void bug_jdb_capacity(char *str)
{
	printf("購(gòu)買(mǎi)捷多邦電容:%s\n",str);
}

代碼可以直接復(fù)制粘貼在菜鳥(niǎo) C 在線工具運(yùn)行中查看運(yùn)行結(jié)果。結(jié)果如下:

歡迎登錄:www.taobao.com!
進(jìn)入嘉立創(chuàng)旗艦店
購(gòu)買(mǎi)嘉立創(chuàng)電容:0805
進(jìn)入捷多邦旗艦店
購(gòu)買(mǎi)捷多邦電容:0603

大家不要笑，確實(shí)每一位嵌入式軟件工程師剛?cè)腴T(mén)時(shí)都會(huì)寫(xiě)這樣的代碼。從程序功能來(lái)看，確實(shí)滿足了老大的要求，去不同的店商家購(gòu)買(mǎi)回來(lái)了不同的物料。

但是你有沒(méi)有想過(guò)，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(mǎi)更多其他的物料呢?

是不是每次進(jìn)去不同的商城都要新添加一個(gè)函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)呢?而在每個(gè)不同商城購(gòu)買(mǎi)物料也要新添加一個(gè)函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)?這樣用不了多久，你很快就會(huì)被你的程序搞的焦頭爛額。

二 、解決方案

怎么解決問(wèn)題?先仔細(xì)觀察一下 boss 的需求，這里面有兩個(gè)行為是重復(fù)的，分別是進(jìn)去商城和在商城購(gòu)物，那么我們就應(yīng)該把它提取出來(lái)作為一個(gè)抽象類(lèi)接口。抽象類(lèi)通常是面向?qū)ο笳Z(yǔ)言的叫法，在 C 語(yǔ)言里面，類(lèi)一般可以用結(jié)構(gòu)體來(lái)替代，接口一般用函數(shù)指針來(lái)替代。抽象類(lèi)接口可以理解為只有函數(shù)指針的結(jié)構(gòu)體。

因此這里把它抽象為:

typedef struct shop_interface
{
  void (*enter)();/*進(jìn)入商城*/
  void (*buy)(const char *str);/*購(gòu)買(mǎi)物料*/
}SHOP_INSTERFACE,*pSHOP_INSTERFACE;

嘉立創(chuàng)和捷多邦同樣作為一個(gè)商城,進(jìn)入和購(gòu)買(mǎi)等基本功能必須是要有的。因此讓它們倆繼承這個(gè)接口類(lèi)，是理所當(dāng)然的。

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

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

我們希望的是主程序像個(gè)顧客一樣。顧客只關(guān)心商城能提供哪些服務(wù)，它不關(guān)心服務(wù)是怎么實(shí)現(xiàn)的。同樣的，我們也不希望主程序受到太多業(yè)務(wù)細(xì)節(jié)的干擾，主程序應(yīng)該要專(zhuān)注于業(yè)務(wù)邏輯。

因此主程序關(guān)心的是與業(yè)務(wù)邏輯緊密聯(lián)系的接口(抽象類(lèi)接口)，而這些接口一定是業(yè)務(wù)和細(xì)節(jié)分離的，那么如果讓接口做到業(yè)務(wù)和細(xì)節(jié)分離?請(qǐng)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(shí)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(shí)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(lèi)接口的實(shí)例化都全部在factory()函數(shù)中完成了。主程序只要設(shè)置指定的參數(shù)，就能通過(guò)這個(gè)factory()函數(shù)來(lái)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(jìn)入嘉立創(chuàng)旗艦店*/
    shop->enter();
    /*購(gòu)買(mǎi)嘉立創(chuàng)的0805電容*/
    shop->buy("0805");
    
    shop = factory("jdb");
    /*進(jìn)入捷多邦旗艦店*/
    shop->enter();
    /*購(gòu)買(mǎi)捷多邦的0603電容*/
    shop->buy("0603");
    
	  return 0;
}

該程序的運(yùn)行結(jié)果:

歡迎登錄:www.taobao.com!
進(jìn)入嘉立創(chuàng)旗艦店
購(gòu)買(mǎi)嘉立創(chuàng)電容:0805
進(jìn)入捷多邦旗艦店
購(gòu)買(mǎi)捷多邦電容:0603

主程序功能不變，但是沒(méi)有了任何的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，完全專(zhuān)注于業(yè)務(wù)邏輯。業(yè)務(wù)與細(xì)節(jié)彼此間相互不影響，提高了程序的可維護(hù)性和可擴(kuò)展性。

這就是簡(jiǎn)單工廠模式在C語(yǔ)言中實(shí)現(xiàn)的一個(gè)案例。盡管它實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)和細(xì)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(huì)出現(xiàn)if/else、switch/case等判斷語(yǔ)句，使得每加入一家新的商城時(shí)，都要去修改這個(gè)函數(shù)，違背了開(kāi)放-封閉原則(開(kāi)放封閉原則是指模塊接受擴(kuò)展功能的代碼，同時(shí)模塊不應(yīng)該修改它的源代碼)。

這個(gè)問(wèn)題留到下一章的"工廠方法模式"來(lái)解決。

改進(jìn)版的代碼源碼如下，可以直接復(fù)制粘貼在菜鳥(niǎo) C 在線工具運(yùn)行中查看運(yùn)行結(jié)果

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
 
 /* 抽象類(lèi)接口   */
typedef struct shop_interface
{
  void (*enter)();/*進(jìn)入商城*/
  void (*buy)(const char *str);/*購(gòu)買(mǎi)物料*/
}SHOP_INSTERFACE,*pSHOP_INSTERFACE;

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

/*捷多邦商城*/
struct jdb
{
  SHOP_INSTERFACE jdb_interface;
  /*可擴(kuò)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(jìn)入嘉立創(chuàng)旗艦店\n");
}
void bug_jlc_capacity(const char *str)
{
	printf("購(gòu)買(mǎi)嘉立創(chuàng)電容:%s\n",str);
}
void enter_jdb()
{
	printf("進(jìn)入捷多邦旗艦店\n");
}
void bug_jdb_capacity(const char *str)
{
	printf("購(gòu)買(mǎi)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(shí)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(shí)例化接口*/
    ((SHOP_INSTERFACE*)jdb_shop)->enter = enter_jdb;
    ((SHOP_INSTERFACE*)jdb_shop)->buy = bug_jdb_capacity;

    return (pSHOP_INSTERFACE)jdb_shop;
  }
}