c语言中怎么使用模板方法模式

模式动机

在嵌入式的应用场景中，管理资源(例如文件、内存)是一件非常麻烦、非常容易出错的事情。因为在分配资源后，还必须释放资源。例如fopen()打开文件后，必须要使用fclose()来关闭文件，而使用malloc申请内存资源后，就必须使用free()函数来释放内存。

在实际开发工作中，稍微对malloc不注意就会导致内存泄漏。而模板方法模式堪称预防这类低级错误的神器!

场景案例

场景:现在硬盘卡上存放了多部电影，我们需要在电脑上随机读取播放。

假设我们动态申请1G的内存空间来存放视频，如果女主是美女，那么正常播放视频，播放完后退出程序。如果女主长相感人，则立马退出程序！

传统实现的伪代码如下:

...
int main()
{
...
//申请1G内存
p_movie = malloc(1G);
//读取sd卡视频，并存放在p_movie中
...
//根据电影类型来选择播放方式
if(p_movie == 美女)
{
    ...//正常播放电影
}
else if (p_movie == 长相感人)
{
    ...//停止播放电影
    //释放内存
    free(p_movie);
    return -1;
}
//释放内存
free(p_movie);
return 0;

}

在上面的代码实现中，管理内存和使用内存的代码耦合在一起。在每个分支情况里面，必须时刻注意内存的使用和释放情况(比如在本例中，free函数就出现了两次)。随着各种程序中的分支越来越多、越来越庞大，有时候很容易忽略对内存的释放，从而引起内存泄漏。

解决方案

编写类似这种资源处理相关的代码，之所以很麻烦，是因为资源管理和资源使用的代码耦合在一起了，我们只要通过定义一个模板方法函数，来分离这两部分的代码，就可以避免它们各种复杂的组合情况处理了。请看下面伪代码:

//资源使用代码
int act_movie(char* p)
{
  if(p == 美女)
   {
       ...//正常播放电影
   }
  else if (p == 长相感人)
   {
       ...//停止播放电影
       return -1;
   }
   return 0;
}
//定义模板方法函数，负责资源管理
int template(int (*play_movie)(char* p)
{
 int ret;
 //申请1G内存
 p_movie = malloc(1G);
 //读取sd卡视频，并存放在p_movie中
 ...
 //根据电影类型来选择播放方式
 ret = play_movie(p_movie);
 
 //释放内存
 free(p_movie);
 return ret;
 
}

int main()
{
int ret;
...
//调用模板方法函数
ret = template(act_movie);
...
return ret;
}

在上面的代码实现中，我们通过定义一个模板函数，使得资源的分配和释放都统一在模板函数中完成了，避免了分配资源后容易忘记释放的问题。在资源使用过程中，可以更专注于业务逻辑的实现，各函数的职责更加清晰。

内存的分配释放，可能会在代码中多次出现。这时，只需要简单地调用模板方法函数即可，一定程度上减少了代码重复。而以后资源的使用场景发生变化的话，也只要再新增一个类似act_movie的函数即可。