用C语言实现外观模式

外观模式（Facade Pattern）的核心是为复杂系统提供一个简化的统一接口 ，隐藏系统内部的复杂性，使客户端能更轻松地使用系统。在C语言中，可以通过封装多个子模块的接口，提供一个高层接口函数实现：客户端只需调用外观接口，无需直接操作底层子模块。

C语言实现外观模式的思路

子系统（Subsystem）：由多个相互关联的模块组成，每个模块有自己的接口（如函数）。
外观（Facade）：封装子系统的接口，提供一个简化的高层接口，协调子系统的调用流程。
客户端（Client）：仅与外观交互，无需了解子系统的内部细节。

示例：智能家居控制系统（简化多个设备的操作）

假设一个智能家居系统包含灯光、空调、窗帘等子系统，每个子系统有复杂的控制逻辑（如开灯、调温、关窗帘）。外观模式可提供一个"一键离家"接口，自动关闭所有设备，简化操作。

步骤1：定义子系统（各设备模块）

子系统包含多个独立的设备控制逻辑，各自有不同的接口。

c 复制代码

#include <stdio.h>

// 子系统1：灯光控制
typedef struct {
    int is_on; // 灯光状态：0-关，1-开
} Light;

// 初始化灯光
void light_init(Light* light) {
    light->is_on = 0;
    printf("灯光初始化完成（关闭状态）\n");
}

// 打开灯光
void light_turn_on(Light* light) {
    light->is_on = 1;
    printf("灯光已打开\n");
}

// 关闭灯光
void light_turn_off(Light* light) {
    light->is_on = 0;
    printf("灯光已关闭\n");
}

// 子系统2：空调控制
typedef struct {
    int is_on;   // 空调状态：0-关，1-开
    int temp;    // 温度（℃）
} AirConditioner;

// 初始化空调
void ac_init(AirConditioner* ac) {
    ac->is_on = 0;
    ac->temp = 26; // 默认温度
    printf("空调初始化完成（关闭状态，默认26℃）\n");
}

// 打开空调并设置温度
void ac_turn_on(AirConditioner* ac, int temp) {
    ac->is_on = 1;
    ac->temp = temp;
    printf("空调已打开，温度设置为%d℃\n", temp);
}

// 关闭空调
void ac_turn_off(AirConditioner* ac) {
    ac->is_on = 0;
    printf("空调已关闭\n");
}

// 子系统3：窗帘控制
typedef struct {
    int is_closed; // 窗帘状态：0-开，1-关
} Curtain;

// 初始化窗帘
void curtain_init(Curtain* curtain) {
    curtain->is_closed = 0;
    printf("窗帘初始化完成（打开状态）\n");
}

// 关闭窗帘
void curtain_close(Curtain* curtain) {
    curtain->is_closed = 1;
    printf("窗帘已关闭\n");
}

// 打开窗帘
void curtain_open(Curtain* curtain) {
    curtain->is_closed = 0;
    printf("窗帘已打开\n");
}

步骤2：实现外观（统一控制接口）

外观封装所有子系统，提供简化的接口（如"离家模式""回家模式"），内部协调子系统的调用顺序。

c 复制代码

// 外观：智能家居控制器
typedef struct {
    Light light;               // 包含灯光子系统
    AirConditioner ac;         // 包含空调子系统
    Curtain curtain;           // 包含窗帘子系统
} SmartHomeFacade;

// 初始化外观（内部初始化所有子系统）
void smart_home_init(SmartHomeFacade* facade) {
    printf("\n=== 初始化智能家居系统 ===\n");
    light_init(&facade->light);
    ac_init(&facade->ac);
    curtain_init(&facade->curtain);
}

// 外观接口1：离家模式（关闭所有设备）
void smart_home_leave_mode(SmartHomeFacade* facade) {
    printf("\n=== 执行离家模式 ===\n");
    light_turn_off(&facade->light);   // 关闭灯光
    ac_turn_off(&facade->ac);         // 关闭空调
    curtain_close(&facade->curtain);  // 关闭窗帘
}

// 外观接口2：回家模式（打开常用设备）
void smart_home_arrive_mode(SmartHomeFacade* facade) {
    printf("\n=== 执行回家模式 ===\n");
    light_turn_on(&facade->light);    // 打开灯光
    ac_turn_on(&facade->ac, 24);      // 打开空调（24℃）
    curtain_open(&facade->curtain);   // 打开窗帘
}

步骤3：使用外观模式

客户端只需调用外观提供的简化接口，无需直接操作子系统。

c 复制代码

int main() {
    // 创建外观对象
    SmartHomeFacade home;
    
    // 初始化系统（通过外观）
    smart_home_init(&home);
    
    // 回家：调用外观的回家模式
    smart_home_arrive_mode(&home);
    
    // 离家：调用外观的离家模式
    smart_home_leave_mode(&home);
    
    return 0;
}

输出结果

复制代码

=== 初始化智能家居系统 ===
灯光初始化完成（关闭状态）
空调初始化完成（关闭状态，默认26℃）
窗帘初始化完成（打开状态）

=== 执行回家模式 ===
灯光已打开
空调已打开，温度设置为24℃
窗帘已打开

=== 执行离家模式 ===
灯光已关闭
空调已关闭
窗帘已关闭

核心思想总结

简化接口 ：外观将多个子系统的复杂接口（如light_turn_on、ac_turn_on）封装为少数几个高层接口（如smart_home_arrive_mode），降低客户端使用难度。
隐藏细节 ：客户端无需了解子系统的内部实现（如灯光的is_on状态、空调的温度控制逻辑），只需通过外观交互。
解耦客户端与子系统 ：子系统的修改（如新增设备、修改控制逻辑）只需调整外观，无需修改客户端代码，符合迪米特法则（最少知识原则）。

C语言通过结构体包含子系统对象，结合函数封装子系统调用流程，实现了外观模式的核心。这种模式适合整合多个复杂模块（如硬件驱动、第三方库、子系统），为上层提供简洁接口。