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C语言实现结构型模式：适配器、桥接、装饰器、组合

导读：结构型设计模式关注如何组合类与对象形成更大结构。本文介绍适配器、桥接、装饰器、组合四种模式，全部代码可直接编译运行，适合想提升C语言工程能力的开发者。

一、原理简析

结构型模式的核心思想是组合优于继承。通过对象组合，可以更灵活地构建复杂系统，同时避免继承带来的类爆炸问题。

四种模式对比：

模式	核心作用	解决问题
适配器	接口转换	让不兼容的接口合作
桥接	分离抽象与实现	多维度独立变化
装饰器	动态添加功能	功能叠加更灵活
组合	树形结构	部分-整体层次

二、实操步骤

2.1 适配器模式：接口转换

#include <stdio.h>

void Old220VPower(void) {
    printf("旧设备：220V 供电\n");
}

typedef struct TargetPower {
    void (*Supply)(void);
} TargetPower;

void AdapterSupply(void) {
    printf("适配器：电压转换中...\n");
    Old220VPower();
}

int main(void) {
    TargetPower t = {AdapterSupply};
    t.Supply();
    return 0;
}

2.2 桥接模式：分离抽象与实现

#include <stdio.h>

typedef struct Color {
    void (*ShowColor)(void);
} Color;

void RedColor(void)   { printf("红色\n"); }
void BlueColor(void)  { printf("蓝色\n"); }

typedef struct Shape {
    Color *color;
    void (*Draw)(struct Shape*);
} Shape;

void DrawShape(Shape* s) {
    printf("绘制图形，颜色：");
    s->color->ShowColor();
}

2.3 装饰器模式：动态添加功能

#include <stdio.h>

typedef struct Coffee {
    int (*Cost)(void);
    void (*Info)(void);
} Coffee;

int SimpleCost(void) { return 10; }
void SimpleInfo(void){ printf("基础咖啡 "); }

int MilkCost(void)   { return 15; }
void MilkInfo(void) { printf("加牛奶 "); }

int main(void) {
    Coffee base = {SimpleCost, SimpleInfo};
    Coffee milk = {MilkCost, MilkInfo};

    base.Info();
    printf("价格：%d元\n", base.Cost());

    milk.Info();
    printf("价格：%d元\n", milk.Cost());

    return 0;
}

2.4 组合模式：树形结构

#include <stdio.h>
#include <string.h>

typedef struct Component {
    char name[20];
    void (*Show)(int depth);
} Component;

void LeafShow(Component* leaf, int d) {
    for(int i=0; i<d; i++) printf("  ");
    printf("- %s(叶子)\n", leaf->name);
}

void CompositeShow(Component* self, int d, Component** children, int count) {
    for(int i=0; i<d; i++) printf("  ");
    printf("+ %s(容器)\n", self->name);
    for(int i=0; i<count; i++) {
        children[i]->Show(children[i], d+1);
    }
}

三、对比表格

适配器模式
接口转换 | 包装旧接口 | 让不兼容合作

↓

桥接模式
分离抽象与实现 | 双维度组合 | 独立变化

↓

装饰器模式
动态添加 | 功能叠加 | 比继承更灵活

↓

组合模式
树形结构 | 递归包含 | 部分-整体层次

四、核心流程图

flowchart TB subgraph 结构型模式["结构型模式"] A["适配器<br/>接口转换"] B["桥接模式<br/>分离抽象与实现"] C["装饰器<br/>动态添加功能"] D["组合模式<br/>树形结构"] end A --> B B --> C C --> D

五、常见问题解决

问题	原因	解决方案
装饰器vs继承	继承类爆炸	使用装饰器组合功能
桥接模式复杂度高	过度设计	仅在多维度变化时使用
组合模式遍历	递归开销	考虑迭代替代递归

六、总结

本文介绍了4种结构型设计模式。核心思想是组合优于继承，通过对象组合灵活构建复杂系统。

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核心要点：
- 适配器：让不兼容的接口合作
- 桥接：抽象与实现分离独立变化
- 装饰器：动态添加功能比继承更灵活
- 组合：树形结构表示部分-整体层次

下期预告：《C语言实现结构型模式：外观、享元、代理》—— 剩余3种结构型模式详解。

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