C语言 | 简单工厂方法模式实现例子

1、简介

简单工厂方法定义一个用于创建对象的类，该类接受一个参数，通过参数决定创建不同的对象。

GOF并没有把简单工厂方法定义为23种设计模式之一，可以认为简单工厂方法是工厂方法的简化形式。

为了体现简单工厂方法和工厂方法的区别和联系，此处把简单工厂方法先单独讲一下。

2、模拟场景

假设你要生产电脑，电脑由硬盘、内存条、CPU、主板的部件组成。你为了保证供应链可靠，每种部件都选择了至少两家供应商。比如：

硬盘供应商 seagate、Toshiba

内存条供应商 SAMSUNG、Crucial

CPU供应商 intel、AMD

主板供应商 intel、AMD

此处列出多个部件是为了后面讲解工厂方法、抽象工厂方法时使用同一个模拟场景。本章讲简单工厂方法暂时不需要涉及这么多部件，所以仅以硬盘这一个部件为例进行讲解。

3、实现的思路

硬盘就是要创建的对象（即：产品）。为了让不同供应商提供的硬盘可以通用，要定义一个硬盘产品类，并让不同供应商的硬盘都继承硬盘产品类的接口。

还需要定义一个创建硬盘对象的类（即：工厂）。工厂类根据参数决定创建哪家供应商的硬盘对象。

4、实现硬盘对象创建

参与者:

（1）Product: HardDisk 定义硬盘对象的接口

（2）Concrete Product: SeagateHardDisk, ToshibaHardDisk 实现不同供应商的硬盘

（3）SimpleFactory: HardDiskFactory 根据参数，创建不同供应商的硬盘对象

UML：

HardDisk代码示例：

hard_disk.h：

#ifndef HARD_DISK_H
#define HARD_DISK_H

struct HardDisk {
    void (*Operation)(struct HardDisk *this);
};

#endif

SeagateHardDisk代码示例：

seagate_hard_disk.h：

#ifndef SEAGATE_HARD_DISK_H
#define SEAGATE_HARD_DISK_H

#include "hard_disk.h"

struct SeagateHardDisk {
    struct HardDisk hardDisk;
};

// 构造函数
void SeagateHardDisk(struct SeagateHardDisk *this);

// 析构函数
void _SeagateHardDisk(struct SeagateHardDisk *this);

#endif

seagate_hard_disk.c：

#include "seagate_hard_disk.h"
#include "stdio.h"

void SeagateOperation(struct SeagateHardDisk *this)
{
    printf("这是 Seagate 硬盘\n");
}

void SeagateHardDisk(struct SeagateHardDisk *this)
{
    this->hardDisk.Operation = (void(*)(struct HardDisk *))SeagateOperation;
}

void _SeagateHardDisk(struct SeagateHardDisk *this)
{
    this->hardDisk.Operation = NULL;
}

ToshibaHardDisk代码示例：

toshiba_hard_disk.h：

#ifndef TOSHIBA_HARD_DISK_H
#define TOSHIBA_HARD_DISK_H

#include "hard_disk.h"

struct ToshibaHardDisk {
    struct HardDisk hardDisk;
};

// 构造函数
void ToshibaHardDisk(struct ToshibaHardDisk *this);

// 析构函数
void _ToshibaHardDisk(struct ToshibaHardDisk *this);

#endif

toshiba_hard_disk.c：

#include "toshiba_hard_disk.h"
#include "stdio.h"

void ToshibaOperation(struct ToshibaHardDisk *this)
{
    printf("这是 Toshiba 硬盘\n");
}

void ToshibaHardDisk(struct ToshibaHardDisk *this)
{
    this->hardDisk.Operation = (void(*)(struct HardDisk *))ToshibaOperation;
}

void _ToshibaHardDisk(struct ToshibaHardDisk *this)
{
    this->hardDisk.Operation = NULL;
}

HardDiskFactory代码示例：

hard_disk_factory.h：

#ifndef HARD_DISK_FACTORY_H
#define HARD_DISK_FACTORY_H

#include "hard_disk.h"

enum HARD_DISK_SUPPLIER_E {
    HARD_DISK_SUPPLIER_SEAGATE,
    HARD_DISK_SUPPLIER_TOSHIBA
};

struct HardDiskFactory {
    struct HardDisk* (*Create)(struct HardDiskFactory *this, 
                               enum HARD_DISK_SUPPLIER_E supplier);
    void (*Destroy)(struct HardDiskFactory *this, 
                    struct HardDisk* hardDisk);
};

// 构造函数
void HardDiskFactory(struct HardDiskFactory *this);

// 析构函数
void _HardDiskFactory(struct HardDiskFactory *this);

#endif

hard_disk_factory.c：

#include "hard_disk_factory.h"
#include "seagate_hard_disk.h"
#include "toshiba_hard_disk.h"
#include "stdio.h"
#include "stdlib.h"

struct HardDisk *Create(struct HardDiskFactory *this, 
                        enum HARD_DISK_SUPPLIER_E supplier) 
{
    switch (supplier) {
        case HARD_DISK_SUPPLIER_SEAGATE:
        {
            struct SeagateHardDisk *seagateHardDisk = NULL;
            if ((seagateHardDisk = malloc(sizeof(struct SeagateHardDisk))) == NULL) {
                printf("fail in malloc\n");
                return NULL;
            }
            SeagateHardDisk(seagateHardDisk);
            return (struct HardDisk *)seagateHardDisk;
        }
        case HARD_DISK_SUPPLIER_TOSHIBA:
        {
            struct ToshibaHardDisk *toshibaHardDisk = NULL;
            if ((toshibaHardDisk = malloc(sizeof(struct ToshibaHardDisk))) == NULL) {
                printf("fail in malloc\n");
                return NULL;
            }
            ToshibaHardDisk(toshibaHardDisk);
            return (struct HardDisk *)toshibaHardDisk;
        }
        default:
            printf("未知的供应商\n");
            return NULL;
    }
}

void Destroy(struct HardDiskFactory *this, struct HardDisk* hardDisk)
{
    if (hardDisk != NULL) {
        free(hardDisk);
    }
}

// 构造函数
void HardDiskFactory(struct HardDiskFactory *this)
{
    this->Create = Create;
    this->Destroy = Destroy;
}

// 析构函数
void _HardDiskFactory(struct HardDiskFactory *this)
{
    this->Create = NULL;
    this->Destroy = NULL;
}

客户端代码示例：

#include "hard_disk.h"
#include "hard_disk_factory.h"
#include "stddef.h"

void main()
{
    struct HardDisk *hardDisk = NULL;

    struct HardDiskFactory hardDiskFactory;
    HardDiskFactory(&hardDiskFactory);
    
    // 创建 seagate 硬盘对象
    hardDisk = hardDiskFactory.Create(&hardDiskFactory, HARD_DISK_SUPPLIER_SEAGATE);
    // 使用 seagate 硬盘对象
    hardDisk->Operation(hardDisk);  
    // 销毁 seagate 硬盘对象
    hardDiskFactory.Destroy(&hardDiskFactory, hardDisk);       
    
    // 创建 toshiba 硬盘对象
    hardDisk = hardDiskFactory.Create(&hardDiskFactory, HARD_DISK_SUPPLIER_TOSHIBA);
    // 使用 seagate 硬盘对象
    hardDisk->Operation(hardDisk);
    // 销毁 toshiba 硬盘对象
    hardDiskFactory.Destroy(&hardDiskFactory, hardDisk);    
    
    _HardDiskFactory(&hardDiskFactory);
}

客户端显示示例：

./hard_disk
这是 Seagate 硬盘
这是 Toshiba 硬盘