C语言-MVC模式详解与实践 - 温度监控系统

C语言 MVC模式详解与实践 - 温度监控系统

1. 什么是MVC模式？

MVC模式将应用程序分为三个核心部分：模型(Model)、视图(View)和控制器(Controller)。这种模式有助于实现关注点分离，使得程序更容易维护和扩展。

2. 为什么需要MVC模式？

• 关注点分离
• 代码复用性高
• 并行开发
• 便于维护
• 利于测试

3. 实际应用场景

• 温度监控系统
• 数据采集显示
• 设备状态监控
• 参数配置界面
• 系统控制面板

4. 代码实现

4.1 UML 关系图

4.2 头文件 (temp_model.h)

#ifndef TEMP_MODEL_H
#define TEMP_MODEL_H

typedef struct {
    float temperature;
    float threshold;
    int alarm_status;
} TempModel;

TempModel* create_model(void);
void destroy_model(TempModel* model);
void update_temperature(TempModel* model, float temp);
int check_alarm(TempModel* model);

#endif // TEMP_MODEL_H

4.3 头文件 (temp_view.h)

#ifndef TEMP_VIEW_H
#define TEMP_VIEW_H

#include "temp_model.h"

typedef struct {
    void (*display_temperature)(float temp);
    void (*display_alarm)(int status);
} TempView;

TempView* create_view(void);
void destroy_view(TempView* view);

#endif // TEMP_VIEW_H

4.4 头文件 (temp_controller.h)

#ifndef TEMP_CONTROLLER_H
#define TEMP_CONTROLLER_H

#include "temp_model.h"
#include "temp_view.h"

typedef struct {
    TempModel* model;
    TempView* view;
    void (*process_input)(struct TempController* self, float temp);
} TempController;

TempController* create_controller(TempModel* model, TempView* view);
void destroy_controller(TempController* controller);

#endif // TEMP_CONTROLLER_H

4.5 实现文件 (temp_model.c)

#include "temp_model.h"
#include <stdlib.h>

TempModel* create_model(void) {
    TempModel* model = malloc(sizeof(TempModel));
    model->temperature = 0.0f;
    model->threshold = 30.0f;
    model->alarm_status = 0;
    return model;
}

void destroy_model(TempModel* model) {
    free(model);
}

void update_temperature(TempModel* model, float temp) {
    model->temperature = temp;
    model->alarm_status = (temp > model->threshold);
}

int check_alarm(TempModel* model) {
    return model->alarm_status;
}

4.6 实现文件 (temp_view.c)

#include "temp_view.h"
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

static void display_temperature(float temp) {
    printf("当前温度: %.1f°C\n", temp);
}

static void display_alarm(int status) {
    if (status) {
        printf("警告: 温度过高!\n");
    }
}

TempView* create_view(void) {
    TempView* view = malloc(sizeof(TempView));
    view->display_temperature = display_temperature;
    view->display_alarm = display_alarm;
    return view;
}

void destroy_view(TempView* view) {
    free(view);
}

4.7 实现文件 (temp_controller.c)

#include "temp_controller.h"
#include <stdlib.h>

static void process_input(TempController* self, float temp) {
    // 更新模型
    update_temperature(self->model, temp);
    
    // 更新视图
    self->view->display_temperature(temp);
    
    // 检查并显示警报
    if (check_alarm(self->model)) {
        self->view->display_alarm(1);
    }
}

TempController* create_controller(TempModel* model, TempView* view) {
    TempController* controller = malloc(sizeof(TempController));
    controller->model = model;
    controller->view = view;
    controller->process_input = process_input;
    return controller;
}

void destroy_controller(TempController* controller) {
    free(controller);
}

4.8 主程序 (main.c)

#include "temp_controller.h"
#include <stdio.h>
#include <windows.h>

int main() {
    // 创建MVC组件
    TempModel* model = create_model();
    TempView* view = create_view();
    TempController* controller = create_controller(model, view);
    
    // 模拟温度数据
    float test_temps[] = {25.0f, 28.5f, 32.0f, 29.5f, 26.0f};
    
    printf("=== 温度监控系统启动 ===\n\n");
    
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        printf("时间: %d秒\n", i + 1);
        controller->process_input(controller, test_temps[i]);
        printf("\n");
        Sleep(1000);  // 等待1秒
    }
    
    // 清理资源
    destroy_controller(controller);
    destroy_view(view);
    destroy_model(model);
    
    return 0;
}

5. 代码分析

5.1 关键设计点

1. 模块职责分明
2. 数据流向清晰
3. 接口设计合理
4. 资源管理完善

5.2 实现特点

1. 低耦合高内聚
2. 可扩展性好
3. 代码复用性高
4. 维护性好

6. 编译和运行

gcc -c temp_model.c temp_view.c temp_controller.c main.c
gcc temp_model.o temp_view.o temp_controller.o main.o -o temp_system

7. 注意事项

1. 模块间依赖关系
2. 内存管理
3. 错误处理
4. 资源释放

8. 改进建议

1. 添加数据持久化
2. 实现多视图支持
3. 添加配置管理
4. 优化性能

9. 总结

MVC模式通过分离关注点，使得温度监控系统的代码结构更加清晰，便于维护和扩展。这种模式特别适合处理数据、显示和用户交互的系统。

参考资料

1. 《设计模式》
2. 《C语言程序设计》
3. 《嵌入式系统设计》