C语言的设计模式有哪些？

发布网友 发布时间：2022-04-19 15:32

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热心网友 时间：2023-06-28 21:36

根据菜鸟教程的目录，我们首先来看看创建型模式。 创建型模式研究：

下面分别对创建型模式下的各种具体模式进行讲解。

先看例子： 工厂模式。

某功能的使用者只和接口打交道，不关心如何实现。这种情况下，肯定有一个接口类，使用者使用接口；功能提供者继承并实现接口。这利用了C++的多态特性。

既然使用者只关心接口，那么没有必要把子类直接给使用者，没有必要让使用者在代码中直接new子类。如果这样做，会把不必要的信息暴露给使用者，增加了信息的耦合。试想，如果使用者在很多地方都new了子类，那么如果这些地方需要修改的话，怎么改？只能一个一个地方改，改完还需要编译，维护极其困难。

工厂模式是指，针对某一功能接口，我们要新建一个工厂类，此工厂类将接口子类名称、接口子类的创建过程封装起来，只返回一个接口指针给接口的使用者。接口的实现类对使用者完全透明，高度解耦。这样可以方便地切换接口的具体实现，而不影响上层功能使用者。拿 汽车 打比方，不管工厂生产 汽车 的流程是什么，只要是 汽车 ，它的驾驶方法（人机接口）都类似。

显而易见，工厂模式在使用者和实现者之间增加了一个封装层，这正印证了计算机行业中一句名言：

典型的例子是：Qt中的数据库模块就利用了工厂模式，封装了数据库的底层实现。在保持数据库用户接口不变的情况下，通过更换数据库驱动，可以实现数据库类型无缝切换。

在需求趋于稳定时使用，需求不稳定时，不要过度设计，否则设计很容易被推翻，白费力气。

从设计模式的本质来看，工厂模式：

先看例子： 抽象工厂模式。

由前面工厂模式可知，所有的“工厂”有一个共同点：每个工厂都会提供创建对象的函数。 既然所有工厂都实现了同一类功能，那么我们可以为工厂抽象出一个公共接口（虚基类），此接口定义了创建工厂子类的功能。 这种场景是否似曾相识？是的，工厂和工厂的功能接口构成了使用工厂模式的场景。即工厂本身也适用于工厂模式。 使用工厂模式来设计工厂，必然要写一个生产工厂的工厂。 生产工厂的工厂，返回值是工厂的抽象接口类，所以这种设计模式叫“抽象工厂模式”。其实，笔者觉得把这种设计模式叫做“工厂工厂模式”更容易理解。

如果只有一个工厂就不要使用抽象工厂模式了，只有在工厂很多时，才使用抽象工厂模式。

需求不稳定时，不要过度设计，一切都可能被推翻。 对于小的项目，不需要过度追求使用设计模式，架构的代码最好只占整个项目代码的一小部分，否则就是主次颠倒，给自己找麻烦。 对于大的项目，在需求较稳定的情况下，为了提高可维护性、扩展性，可以考虑使用设计模式。 另外，抽象工厂模式有一定的理解难度，要考虑你设计的代码，其他人是否能够读懂，简单易懂也是需要考虑的方面。

所以，从设计模式的本质来看，

先看例子： 单例模式。

上面的例子都是允许一个类被创建多次的。如果我们想要*一个类只被创建一次，即只有一个全局可访问的实例（和C语言中的全局变量一样），例如应用程序对象，每个应用程序都应该只有一个应用程序对象。此时应该怎么编写代码呢？

答案还是封装。把不想暴露出来的信息藏起来，把必须暴露的信息暴露出来。单例模式把类的构造函数设置成private私有访问权限，*外部无法通过new来创建实例。只能通过特定的接口来获取实例指针。需要提及的是，封装时需要考虑多线程安全的问题。

当一个类需要有多个实例存在时，不使用单例模式。

从设计模式的本质上看，

具体的例子和写法，可以参考菜鸟教程中的 建造者模式。

建造者模式的典型使用场景是快餐店的套餐搭配模型。 套餐由若干个单个餐品组合而成。单个餐品又由不同的原材料构成。这种层层组合的树形对象关系的应用场景下，为了创建顶层的对象，需要先一层层的创建底层的对象，逐步向上，直到构造出根对象。 这种场景下，使用继承可以将同类的对象关联起来，使用组合可以将不同类型的对象组合起来。组合就是把不同对象放在一块内存中保存，作为一个整体使用。

完全使用继承来解决此类问题是非常不提倡的。设计模式理论中有一个原则是：“少用继承，多用组合”。因为继承是一种强耦合，组合是一种松散的耦合。耦合不利于适应需求变化，是项目中的一颗定时*。

从设计模式的本质上看，

菜鸟教程中没有提及的一种设计模式是组合模式。具体内容可以参考： 第四节：组合模式和建筑者模式详解。

这里简单说明一下，组合模式和建造者模式比较像，也是遵循树形对象关系结构。和建造者模式相比，不同之处在于，子对象和父对象具有相同的类型。所以可以说，组合模式是简单的建造者模式。

具体的使用场合和实例，见原型模式。

原型模式，在实际使用时可能用得不多。用一句话描述其特点：

这种克隆是一种内存中的复制行为，速度快，能充分利用已有对象的缓存数据，性能高。克隆出来的对象具有和原对象相同的属性和行为，可以用来帮助原对象处理一些事务。用一句动漫中的词汇来描述，“影分身”再合适不过了。

从设计模式的本质看，

下一篇，我们将介绍结构型模式。