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设计模式中工厂模式的C语言实现

article 2024/9/23 8:37:23

在C语言中实现工厂模式（Factory Pattern）通常需要模拟面向对象的编程方式。工厂模式的核心思想是通过工厂函数来创建不同类型的对象，隐藏对象创建的细节。下面是一个简单的工厂模式在C语言中的实现。

工厂模式示例：几何形状工厂

我们将模拟一个工厂来创建不同的几何形状对象（例如：圆形、矩形、三角形），每个几何形状都有一个 draw 方法。

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

// 定义抽象的 Shape 接口
typedef struct Shape {
    void (*draw)(struct Shape*);  // 函数指针，用于表示多态的 draw 方法
} Shape;

// 定义圆形结构体
typedef struct Circle {
    Shape base;  // 基础 Shape 类型
} Circle;

// 定义矩形结构体
typedef struct Rectangle {
    Shape base;  // 基础 Shape 类型
} Rectangle;

// 定义三角形结构体
typedef struct Triangle {
    Shape base;  // 基础 Shape 类型
} Triangle;

// 实现 Circle 的 draw 方法
void drawCircle(Shape* shape) {
    printf("Drawing a Circle.\n");
}

// 实现 Rectangle 的 draw 方法
void drawRectangle(Shape* shape) {
    printf("Drawing a Rectangle.\n");
}

// 实现 Triangle 的 draw 方法
void drawTriangle(Shape* shape) {
    printf("Drawing a Triangle.\n");
}

// 工厂函数，用于创建不同类型的 Shape 对象
Shape* createShape(const char* shapeType) {
    if (strcmp(shapeType, "Circle") == 0) {
        Circle* circle = (Circle*)malloc(sizeof(Circle));
        circle->base.draw = drawCircle;  // 绑定 Circle 的 draw 方法
        return (Shape*)circle;
    } else if (strcmp(shapeType, "Rectangle") == 0) {
        Rectangle* rectangle = (Rectangle*)malloc(sizeof(Rectangle));
        rectangle->base.draw = drawRectangle;  // 绑定 Rectangle 的 draw 方法
        return (Shape*)rectangle;
    } else if (strcmp(shapeType, "Triangle") == 0) {
        Triangle* triangle = (Triangle*)malloc(sizeof(Triangle));
        triangle->base.draw = drawTriangle;  // 绑定 Triangle 的 draw 方法
        return (Shape*)triangle;
    }
    return NULL;
}

// 释放内存
void destroyShape(Shape* shape) {
    if (shape != NULL) {
        free(shape);
    }
}

int main() {
    // 创建 Circle 对象
    Shape* circle = createShape("Circle");
    if (circle != NULL) {
        circle->draw(circle);  // 输出: Drawing a Circle.
        destroyShape(circle);
    }

    // 创建 Rectangle 对象
    Shape* rectangle = createShape("Rectangle");
    if (rectangle != NULL) {
        rectangle->draw(rectangle);  // 输出: Drawing a Rectangle.
        destroyShape(rectangle);
    }

    // 创建 Triangle 对象
    Shape* triangle = createShape("Triangle");
    if (triangle != NULL) {
        triangle->draw(triangle);  // 输出: Drawing a Triangle.
        destroyShape(triangle);
    }

    return 0;
}

代码说明：

接口模拟：Shape 结构体中包含一个函数指针 draw，用于模拟面向对象语言中的接口及多态行为。
具体类：Circle、Rectangle、Triangle 结构体都继承自 Shape（通过包含 Shape 结构体），每种形状都有自己具体的 draw 方法。
工厂函数：createShape 函数通过传入的形状类型字符串（如 "Circle"、"Rectangle" 等）动态创建相应的对象，并返回 Shape* 类型的指针。
多态调用：在主函数中，通过调用 draw 函数指针，能够实现对具体对象的多态调用。
内存管理：工厂函数动态分配内存，因此在使用完对象后需要手动释放内存，避免内存泄漏。