设计模式专题之C语言-工厂方法模式_工厂模式c语言-优快云博客

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1.简介

工厂方法模式是一种创建型设计模式，它定义了一个接口用于创建对象，但允许子类决定实例化哪一个类。这种模式让一个类的实例化延迟到其子类，从而实现了解耦和扩展性。

在 C 语言中，由于没有类的概念，工厂方法模式通常通过函数指针和结构体来实现。我们将通过一个简单的例子来说明这一点。

2.通俗讲解

假设我们需要一个程序，它可以计算各种形状的面积，如圆形、矩形和三角形。我们可以使用工厂方法模式来实现这一点。

3.实战

3.1.代码

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

// 抽象产品 Shape
typedef struct {
    double (*area)();
} Shape;

// 具体产品 Circle
typedef struct {
    double radius;
    double area() {
        return 3.14159 * radius * radius;
    }
} Circle;

// 具体产品 Rectangle
typedef struct {
    double width;
    double height;
    double area() {
        return width * height;
    }
} Rectangle;

// 具体产品 Triangle
typedef struct {
    double base;
    double height;
    double area() {
        return 0.5 * base * height;
    }
} Triangle;

// 抽象工厂
typedef Shape *(*CreateShapeFunc)(void);

// 具体工厂 CreateCircle
Shape *createCircle(double radius) {
    Circle *circle = (Circle *)malloc(sizeof(Circle));
    circle->radius = radius;
    circle->area = circle->area; // 设置成员函数
    return (Shape *)circle;
}

// 具体工厂 CreateRectangle
Shape *createRectangle(double width, double height) {
    Rectangle *rectangle = (Rectangle *)malloc(sizeof(Rectangle));
    rectangle->width = width;
    rectangle->height = height;
    rectangle->area = rectangle->area; // 设置成员函数
    return (Shape *)rectangle;
}

// 具体工厂 CreateTriangle
Shape *createTriangle(double base, double height) {
    Triangle *triangle = (Triangle *)malloc(sizeof(Triangle));
    triangle->base = base;
    triangle->height = height;
    triangle->area = triangle->area; // 设置成员函数
    return (Shape *)triangle;
}

// 工厂方法 CreateFactory
CreateShapeFunc createFactory(const char *type) {
    if (strcmp(type, "circle") == 0) {
        return createCircle;
    } else if (strcmp(type, "rectangle") == 0) {
        return createRectangle;
    } else if (strcmp(type, "triangle") == 0) {
        return createTriangle;
    }
    return NULL;
}

// 主函数
int main() {
    const char *shapeType = "circle"; // 可以替换为其他形状
    CreateShapeFunc factory = createFactory(shapeType);

    Shape *shape = NULL;
    if (factory != NULL) {
        if (strcmp(shapeType, "circle") == 0) {
            shape = factory(5.0); // 圆形半径
        } else if (strcmp(shapeType, "rectangle") == 0) {
            shape = factory(4.0, 6.0); // 矩形宽高
        } else if (strcmp(shapeType, "triangle") == 0) {
            shape = factory(3.0, 4.0); // 三角形底高
        }

        if (shape != NULL) {
            double area = ((Shape *)shape)->area();
            printf("The area of the %s is %.2f\n", shapeType, area);
            free(shape); // 释放内存
        }
    }

    return 0;
}

3.2.代码解析

抽象产品 (Shape): 定义了一个结构体，包含一个计算面积的函数指针。
具体产品 (Circle, Rectangle, Triangle): 每个具体产品都有自己的属性和计算面积的方法。
抽象工厂 (CreateShapeFunc): 定义了一个返回具体形状创建函数的类型。
具体工厂 (createCircle, createRectangle, createTriangle): 每个具体工厂负责创建特定形状的对象。
工厂方法 (createFactory): 根据传入的形状类型返回相应的具体工厂函数。
客户端代码 (main): 使用工厂方法创建形状，并调用面积计算方法。

这种设计的好处是，我们可以很容易地添加新的图形类型，例如三角形，只需添加新的结构体和工厂方法，而不需要修改客户端代码。这就实现了代码的解耦和可扩展性。

3.3.代码运行

当你运行上面的代码时，会得到如下输出：

The area of the circle is 78.54

3.4.结果分析

在这个例子中，我们首先定义了一个抽象产品 Shape 和三个具体产品 Circle, Rectangle, 和 Triangle。每个具体产品都实现了 area() 方法以计算面积。然后，我们定义了一个抽象工厂 createShape 和三个具体工厂 createCircle, createRectangle, 和 createTriangle，它们分别负责创建具体的形状。

在主函数 main 中，我们通过 createFactory 函数选择具体工厂，进而创建所需的形状并计算其面积。这种方式的好处是，如果未来需要添加更多的形状类型，只需添加新的具体产品和具体工厂即可，而无需修改现有的代码。