工厂模式应用实例-编程知识

引言

设计模式概念

设计模式（Design Pattern）的官方概念可以表述为：在软件设计中，设计模式是一套被反复使用、多数人知晓的、经过分类编目的、代码设计经验的总结。它是针对特定问题或特定场景的解决方案，是一种经过实践验证的最佳实践。设计模式主要用于解决软件设计中的各种问题，例如代码重复、性能问题、可维护性和可扩展性等。使用设计模式可以创建出可重用的解决方案，使代码更加清晰易懂、易维护和易扩展。设计模式不是语言特性或库，而是一种思想、一种方法论，它可以被应用于各种编程语言和框架中。学习设计模式可以提高设计能力和编程水平。

工厂模式概念:

工厂模式（Factory Pattern）是 最常用的设计模式之一，这种类型的设计模式属于创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳 方式。

工厂模式提供了一种创建对象的方式，而无需指定要创建的具体类。

工厂模式属于创建型模式，它在创建对象时提供了一种封装机制，将实际创建对象的代码与使用代码分离。

特点:

创建对象时，- 不会对客户端暴露创建逻辑，并且是通过使用同一接口(API) 来指向新创建的对象

工厂模式的优势

工厂模式的优势主要体现在以下几个方面：

解耦：工厂模式将对象的创建与使用分离，使得代码结构更加清晰。当需要创建新的对象时，无需修改使用对象的代码，只需修改工厂类即可，这大大降低了代码的耦合度。
封装性：工厂模式隐藏了对象的创建细节，使用者只需知道所需对象的接口，而无需知道具体的创建过程。这增强了系统的封装性，使得代码更加易于理解和维护。
可扩展性：当需要添加新的产品时，只需在工厂类中增加一个新的产品创建方法，并修改返回类型或添加新的工厂子类，而无需修改使用对象的代码。这使得系统更加易于扩展。
灵活性：工厂模式可以根据不同的条件创建不同的对象实例。例如，可以通过配置文件或参数化工厂方法来创建不同的对象，这使得系统更加灵活。
符合开闭原则：工厂模式符合开闭原则，即对于扩展是开放的，对于修改是封闭的。当需要添加新的产品时，只需扩展工厂类而无需修改已有代码。
简化代码：通过工厂模式，可以将复杂的创建过程封装在工厂类中，从而简化使用对象的代码。同时，工厂模式还可以减少代码中的重复部分，提高代码的可重用性。
便于测试：工厂模式可以将创建对象的代码与使用对象的代码分离，这使得在测试过程中可以更容易地模拟或替换对象实例，从而便于进行单元测试或集成测试。

总之，工厂模式通过解耦、封装、可扩展性、灵活性、开闭原则、简化代码和便于测试等优势，使得系统更加易于理解、维护、扩展和测试。

工厂模式实现

(以下代码为例):

混乱的单文件代码


#include <stdio.h>//  结构体实现类 -- 抽象
struct Animal
{//  成员属性char name[128];int age;int sex;// 成员方法// 注意这里是函数指针, if 不加上(), 就变成了返回值是 void*void (*peat)();void (*pbeat)();
};void dogEat()
{puts("狗吃屎");
}void catEat()
{puts("猫吃鱼");
}void personEat()
{puts("人吃米");
}void dogBeat()
{puts("d四你");
}void catBeat()
{puts("c四你");
}void personBeat()
{puts("p四你");
}int main()
{//简单的赋值方式struct Animal dog = {.peat = dogEat,.pbeat = dogBeat}; struct Animal cat = { .peat = catEat,.pbeat = catBeat}; struct Animal person = {  .peat = personEat,.pbeat = personBeat}; dog.peat();cat.peat();person.peat();dog.pbeat();cat.pbeat();person.pbeat();return 0;
}

工厂模式设计图：

封装各个函数

记得把 main 函数需要用到 .c(源文件)里面的函数，在需要包含的.h(头文件)中声明，不然在main里面不能调用到

====================================
以下是全部文件

main.c

#include <string.h>#include "animal.h"// 链表的查找
struct Animal*findUtilByName(char *str,struct Animal*phead)
{struct Animal* p = phead;if(NULL == phead){puts("空链表");return NULL;}else{while(NULL != p){if(strcmp(p->name,str) == 0){return  p;}p = p->next;}}return NULL;}int main()
{char buf[128] ={'\0'};struct Animal* phead = NULL;struct Animal* ptmp;//将我们需要的三种对象加入到链表中 phead = putCatToLink(phead);phead = putdogToLink(phead);phead = putpersonToLink(phead);while (1) // 这就算我们需要实现的业务{puts("请选择你需要的对象，包括:Tom, huang, likui");scanf("%s",buf);ptmp = findUtilByName(buf,phead);if(NULL != ptmp){ptmp->peat();ptmp->pbeat();}memset(buf,'\0',sizeof(buf));}return 0;
}

==============================================

animal.h

#ifndef __ANIMAL_H_
#define __ANIMAL_H_#include <stdio.h>struct Animal
{//  成员属性char name[128];int age;int sex;// 成员方法// 注意这里是函数指针, if 不加上(), 就变成了返回值是 void*void (*peat)();void (*pbeat)();struct Animal * next; //我们使用链表来遍历所有对象
};struct  Animal *putpersonToLink(struct  Animal *phead);
struct  Animal * putdogToLink(struct  Animal *phead);
struct  Animal * putCatToLink(struct  Animal *phead);#endif

==============================================

cat.c

#include "animal.h"void catEat()
{puts("猫吃鱼");
}void catBeat()
{puts("挠四你");
}
// 这里面的赋值 用到的函数 需要在前面先定义， 注意位置不能错
struct Animal cat = {.name = "Tom",.peat = catEat,.pbeat = catBeat};// 头插法  -- 向链表中添加猫对象struct  Animal * putCatToLink(struct  Animal *phead)
{
//    if(NULL == phead)
//    {
//     phead = &cat; 
//    }
//    else
//    {
//     cat.next = phead;
//     phead = &cat;
//    }if(NULL != phead)    //if链表里面已经有数据的话cat.next = phead; // 把cat插入头节点的后面
phead = &cat; //空链表 cat 就作为头 | 非空 cat 插入到头节点后面之后也会成为新的头return phead;
}

==============================

dog.c

#include "animal.h"void dogEat()
{puts("狗吃屎");
}void dogBeat()
{puts("咬四你");
}
struct Animal dog = {.name = "huang",.peat = dogEat,.pbeat = dogBeat};// 头插法  -- 向链表中添加猫对象struct  Animal * putdogToLink(struct  Animal *phead)
{if(NULL != phead)    //if链表里面已经有数据的话dog.next = phead; // 把dog插入头节点的后面
phead = &dog; //空链表 dog 就作为头 | 非空 dog 插入到头节点后面之后也会成为新的头return phead;
}

person.c

#include "animal.h"
#include <stdio.h>void personEat()
{puts("人吃米");
}void personBeat()
{puts("骂四你");
}struct Animal person = {.name = "likui",.peat = personEat,.pbeat = personBeat};// 头插法  -- 向链表中添加猫对象struct  Animal *putpersonToLink(struct  Animal *phead)
{if(NULL != phead)    //if链表里面已经有数据的话person.next = phead; // 把person插入头节点的后面
phead = &person; //空链表 person 就作为头 | 非空 person 插入到头节点后面之后也会成为新的头return phead;
}

// if 我们需要扩展功能 --> 比如添加对象

这时候工厂模式优势就体现出来了

常见问题：

fish.c:22:18: error: conflicting types for ‘putfishToLink’; have ‘struct Animal *(struct Animal *)’
22 | struct Animal * putfishToLink(struct Animal *phead) --> 这种报错通常是源文件改了，但是头文件没有改

==========================

扩展

添加 fish.c

#include "animal.h"void fishEat()
{puts("大鱼小鱼");
}void fishBeat()
{puts("吐泡泡");
}
struct Animal fish = {.name = "dayu",.peat = fishEat,.pbeat = fishBeat};// 头插法  -- 向链表中添加猫对象struct  Animal * putfishToLink(struct  Animal *phead)
{if(NULL != phead)    //if链表里面已经有数据的话fish.next = phead; // 把fish插入头节点的后面
phead = &fish; //空链表 fish 就作为头 | 非空 fish 插入到头节点后面之后也会成为新的头return phead;
}

//然后我们只需要修改.h 头文件中包含的函数，和main里面的逻辑
// 我们发现添加一次动物我们就需要去选项输出一次名字不太友好，那么我们可以优化遍历链表输出

新的main.c ：

#include <string.h>#include "animal.h"// 链表的查找
struct Animal*findUtilByName(char *str,struct Animal*phead)
{struct Animal* p = phead;if(NULL == phead){puts("空链表");return NULL;}else{while(NULL != p){if(strcmp(p->name,str) == 0){return  p;}p = p->next;}}return NULL;}void getAllName(struct Animal*phead){struct Animal* p = phead;if(NULL == phead){puts("空链表");}else{while(NULL != p){printf("%s ",p->name);p = p->next;}}}int main()
{char buf[128] ={'\0'};struct Animal* phead = NULL;struct Animal* ptmp;//将我们需要的三种对象加入到链表中 phead = putCatToLink(phead);phead = putdogToLink(phead);phead = putpersonToLink(phead);phead = putfishToLink(phead);while (1) // 这就算我们需要实现的业务{puts("请选择你需要的对象，包括:");getAllName(phead);scanf("%s",buf);ptmp = findUtilByName(buf,phead);if(NULL != ptmp){ptmp->peat();ptmp->pbeat();}memset(buf,'\0',sizeof(buf));}return 0;
}