常用设计模式的通俗解释和c语言实现

• 单例模式
  单例模式确保一个类只有一个实例,并提供一个全局访问点。
  通俗解释:想象一个公司只能有一个CEO。无论你如何尝试创建新的CEO,你总是会得到同一个人。

#include 
#include 

typedef struct {
    int data;
} Singleton;

static Singleton* instance = NULL;

Singleton* getInstance() {
    if (instance == NULL) {
        instance = (Singleton*)malloc(sizeof(Singleton));
        instance->data = 0;
    }
    return instance;
}

int main() {
    Singleton* s1 = getInstance();
    Singleton* s2 = getInstance();

    s1->data = 5;
    printf("s2->data = %d\n", s2->data);  // 输出: s2->data = 5

    return 0;
}

• 工厂模式
  工厂模式提供了一种将对象的实例化过程委托给子类的方法。
  通俗解释:想象一个披萨店。你只需告诉店员你想要什么类型的披萨(比如"蘑菇披萨"),店员就会为你制作。你不需要知道具体是如何制作的。

#include 
#include 
#include 

typedef struct {
    char name[20];
} Pizza;

Pizza* createPizza(const char* type) {
    Pizza* pizza = (Pizza*)malloc(sizeof(Pizza));
    if (strcmp(type, "cheese") == 0) {
        strcpy(pizza->name, "Cheese Pizza");
    } else if (strcmp(type, "pepperoni") == 0) {
        strcpy(pizza->name, "Pepperoni Pizza");
    } else {
        strcpy(pizza->name, "Unknown Pizza");
    }
    return pizza;
}

int main() {
    Pizza* cheesePizza = createPizza("cheese");
    Pizza* pepperoniPizza = createPizza("pepperoni");

    printf("%s\n", cheesePizza->name);  // 输出: Cheese Pizza
    printf("%s\n", pepperoniPizza->name);  // 输出: Pepperoni Pizza

    free(cheesePizza);
    free(pepperoniPizza);
    return 0;
}

• 观察者模式
  观察者模式定义了对象之间的一对多依赖关系,当一个对象改变状态时,它的所有依赖者都会收到通知并自动更新。
  通俗解释:想象你订阅了一个YouTube频道。每当频道上传新视频时,你就会收到通知。你是观察者,YouTube频道是被观察的对象。

#include 
#include 

#define MAX_OBSERVERS 10

typedef struct Subject Subject;
typedef struct Observer Observer;

struct Observer {
    void (*update)(Observer*, int);
};

struct Subject {
    Observer* observers[MAX_OBSERVERS];
    int observerCount;
    int state;
};

void initSubject(Subject* subject) {
    subject->observerCount = 0;
    subject->state = 0;
}

void addObserver(Subject* subject, Observer* observer) {
    if (subject->observerCount < MAX_OBSERVERS) {
        subject->observers[subject->observerCount++] = observer;
    }
}

void notifyObservers(Subject* subject) {
    for (int i = 0; i < subject->observerCount; i++) {
        subject->observers[i]->update(subject->observers[i], subject->state);
    }
}

void setState(Subject* subject, int state) {
    subject->state = state;
    notifyObservers(subject);
}

void update(Observer* observer, int state) {
    printf("Observer received update. New state: %d\n", state);
}

int main() {
    Subject subject;
    initSubject(&subject);

    Observer observer1 = {update};
    Observer observer2 = {update};

    addObserver(&subject, &observer1);
    addObserver(&subject, &observer2);

    setState(&subject, 5);  // 这将通知所有观察者

    return 0;
}