C语言设计模式.docx

在软件开发领域，设计模式是一种被广泛接受和使用的解决方案模板，它针对常见的问题提供了一种最佳实践。C语言虽然不像面向对象的语言如Java或C++那样天然支持设计模式，但通过巧妙的结构和技巧，同样可以实现这些模式。以下将详细介绍文档中提到的一些关键设计模式。 1. **继承性**：在C语言中，继承可以通过结构体包含其他结构体或者函数指针来模拟。这种方式可以实现代码重用和层次化的类结构。 2. **封装性**：C语言通过结构体和函数实现数据封装，限制外部直接访问内部数据，通过函数接口进行操作，确保数据安全。 3. **多态**：C语言的多态性主要体现在函数指针上，不同的函数指针类型可以指向不同的函数，实现了动态绑定。 4. **单件模式**：确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。在C语言中，可以使用静态初始化和全局变量来实现。 5. **工厂模式**：定义一个创建对象的接口，让子类决定实例化哪一个类。C语言中可通过函数指针或回调函数实现。 6. **抽象工厂模式**：提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口，而无需指定它们的具体类。C语言中通常通过接口函数和条件编译实现。 7. **访问者模式**：允许在不改变元素类的前提下向一组对象添加新的操作。C语言中可以通过增加新的函数指针或结构体成员实现。 8. **状态模式**：允许对象在其内部状态改变时改变它的行为，对象看起来似乎修改了它的类。C语言中可使用枚举或结构体表示状态，通过状态切换函数实现。 9. **命令模式**：将请求封装为一个对象，从而使用户可用不同的请求对客户进行参数化，对请求排队或记录请求日志，以及支持可撤销的操作。C语言中可使用函数指针数组实现。 10. **解释器模式**：给定一种语言，定义其文法的一种表示，并定义一个解释器，该解释器使用该表示来解释语言中的句子。在C语言中，可以实现词法分析和语法解析器。 11. **备忘录模式**：在不破坏封装性的前提下，捕获一个对象的状态，以便以后恢复。C语言中可以使用结构体保存状态并在需要时恢复。 12. **观察者模式**：定义对象间的一种一对多的依赖关系，当一个对象的状态发生改变时，所有依赖于它的对象都会得到通知并自动更新。C语言中可通过回调函数和事件队列实现。 13. **桥接模式**：将抽象部分与它的实现部分分离，使它们都可以独立地变化。C语言中可以通过结构体的指针成员实现。 14. **建造者模式**：将一个复杂对象的构建与其表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。C语言中可以使用函数来逐步构建对象。 15. **中介者模式**：用一个中介对象来封装一系列的对象交互。中介者使各对象不需要显式地相互引用，从而使其耦合松散，而且可以独立地改变它们之间的交互。C语言中可使用消息队列或事件模型实现。 16. **策略模式**：定义一系列的算法，把它们一个个封装起来，并且使它们可以互相替换。策略模式让算法的变化独立于使用算法的客户。C语言中可通过函数指针或宏定义实现。 17. **适配器模式**：将一个类的接口转换成客户希望的另一个接口。适配器使原本由于接口不兼容而不能一起工作的那些类可以一起工作。C语言中通过函数包装或结构体嵌套实现。 18. **装饰模式**：动态地给一个对象添加一些额外的职责。装饰模式可以为对象增加功能，同时保持类的接口。C语言中通过组合或继承实现。 19. **亨元模式**：运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象。在C语言中，通过共享内存和引用计数来实现。 20. **代理模式**：为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。C语言中可以使用函数指针或间接访问结构体实现。 21. **外观模式**：提供了一个统一的接口，用来访问子系统中的一组接口。外观模式定义了一个高层接口，让子系统更容易使用。C语言中通过封装一组接口的调用实现。 22. **迭代器模式**：提供一种方法顺序访问一个聚合对象的元素，而又不暴露其底层表示。C语言中可以通过结构体和迭代函数实现。 23. **责任链模式**：将请求沿着处理者链进行传递，直到某个处理者处理请求。C语言中可以使用函数指针链表实现。 24. **模板方法模式**：定义一个操作中的算法骨架，而将一些步骤延迟到子类中。使得子类可以不改变一个算法的结构即可重定义该算法的某些特定步骤。C语言中通过函数模板或宏定义实现。 25. **组合模式**：将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次结构。组合模式使得用户对单个对象和组合对象的使用具有一致性。C语言中通过结构体的递归组合实现。 26. **原型模式**：用原型实例指定创建对象的种类，并且通过复制这些原型创建新的对象。C语言中可以通过结构体深拷贝或浅拷贝实现。 以上设计模式的应用能够提高代码的可读性、可维护性和复用性，是软件工程中不可或缺的一部分。熟练掌握这些模式有助于编写更高效、更易于扩展的C语言程序。