【知识分享】C语言中的设计模式——开篇

前言

        从一个普通的码农成为架构师的第一步，就是要从代码搬运转化为有自己一套设计方法。之前一直认为C语言在架构设计这一块的思想特别稀缺，而事实也是如此。但其实看下编程语言的发展过程就会发现，不是C语言没有人总结好的设计方法，而是大部分方法在更高级的语言里（如C++、Java）里已经被人总结了无数次。今天就来讲讲面向对象语言里的一个传世经典——设计模式。

        设计模式，一开始听到这名字还不明所以，换个说法可能就好懂一些，"设计方法论"或者"编程设计的套路"。为什么叫作设计模式，是因为有一本书，书全名《设计模式——可利用面向对象软件的基础》。这是一本由Gof（GoF是指Erich Gamma、Richard Helm、Ralph Johnson、John Vlissides四个人,他们四个人被称为Gang of Four,缩写GoF）针对面向对象语言在特定问题下的简洁、优雅的解决方案总结出来23种设计套路的经典著作。众所周知，C语言是面向过程的语言，C++、Java这种才是面向对象的语言。而且书中开篇就直接表明：书中所有设计模式跟例子，都只针对于面向对象语言，不在面向过程类的语言上做讨论。但这里我们需要有一个认知，就是面向对象或面向过程，更多指的是一种思维方式。网上也有很多C语言以面向对象的形式开发的优秀例子，比如伟大的Linux内核，不就是C语言开发的吗。而另一本经典著作《Java编程思想》，正文也是跟Java这个编程语言搭不上边，更多讲的是一种思想。

        在编程语言发展迅速的今天，C语言仍然能够占有一席之地，离不开其灵活性和可塑造性。所以我们应该打开思路，大胆参考借鉴其他语言的一些设计思路，有助于身为“C语言大佬”的我们，真正成为一个大佬。

前置能力

        既然设计模式是码农到架构师的进阶之路，那么前提就是你已经成为一名合格的码农。那到什么程度才算是一名合格的码农呢？首先需要满足以下两点：

1. 需求理解能力

        需求是设计的灯塔，只有对需求有正确的理解，才能对其进行设计。注意哦，这里只是说需求理解，不是需求管理。因为对于需求管理，里面包含着太多太多的学问。但是对于需求的理解，则是一名程序员入门必备的技能。如果需求都无法正确理解，无法做拆分，那做出来的东西必定是偏离初衷的。就像是在建房子，无论你的设计能力有多强，设计的房子有多漂亮，但别人要求建个医院，你却建成了酒店，甚至在这个地方是个违建的建筑，这让别人怎么使用。

2. 需求实现能力

        充分理解了需求后，那就需要对需求进行转换，从人类可以理解的语言逻辑，转换成符合代码规则的逻辑。因为这里跟代码挂钩，所以针对不同的语言特性，这里会有不一样的转换思路。为什么这个能力很重要，那是因为本文所讲的设计模式，其实是优化需求实现的过程，如果没有一个原始的实现版本，怎么来谈优化？如果连需求怎么实现都不清楚就来讲设计，那无疑是在纸上谈兵。

        其实上面提到的两个点，分别对应软件工程里的需求收集管理和详细设计，而接下来我们要讲述的设计模式，则是属于详细设计的内容，对详细设计的优化。对于软件工程的相关知识，这里就不展开讲了，后续有时间的话我们可以专门针对这个聊一聊。（你们很关心的架构设计，是属于概要设计的内容哦）

        对于需求的实现，这里先提供一种基础的设计方式，也是本人最喜欢的设计分析模型——数据流。把需求的输入到实现，拆解成“输入”、“解析”、“输出”三部分，再将其中每一部分进行拆解，一直拆解到无法再往下拆分的程度，这时候就可以得到一条数据流路。

        比如现在要求做一个自动浇水的机器，那么拆解的第一步，输入是土壤干，输出是浇水，中间是控制器。然后再具体一下，土壤是否干，需要有个检测土壤湿度的传感器，浇水则是需要有个可以控制出水的装置。于是输入部分可以拆解成，输入是土壤干，输出是土壤干的信号，中间是传感器。输入部分可以拆解成，输入是控制出水的信号，输出是浇水，中间是出水装置。以此类推，到最后，如果只要做中间控制器的部分，那只要实现中间这条数据链路即可。

        然后有了数据流向分析的能力后，怎么跟后面要提到的设计模式扯上关系呢？这里稍等总结了一下，所有的设计模式，都要基于一个大前提，那就是对数据和逻辑的抽象归纳。以下所有设计模式都是基于抽象共性得到。根据抽象内容的不同区分出这些设计模式。因为是基于抽象共性的基础上进行的设计模式，所以设计模式只适用于设计的对象必须是存在不变部分的情况。如果设计的对象全是变化部分，那就没有设计模式什么事了。

目录链接

        讲了这么多，那么接下来就来看下设计模式都有哪一些。这里根据共性对象的不同，区分了创建型、结构型和行为型，这也是书中区分的三大章节。而最后一个表驱动，则是基于C语言的设计特性出来的一个方法，不在设计模式书中提及，而是在另一本著作《代码大全》中提及。

创建型

        抽象工厂

        生成器

        工厂方法

        原型

        单件

结构型

        适配器

        桥接

        组合

        装饰

        外观

        享元

        代理

行为型

        职责链

        命令

        解析器

        迭代器

        中介者

        备忘录

        状态模式

        策略

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