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C语言实现行为型模式：备忘录、状态、访问者、中介者、解释器

导读：本文介绍行为型设计模式最后5种：备忘录、状态、访问者、中介者、解释器。掌握这5种模式，即可完成23种设计模式的完整学习。

一、原理简析

行为型模式最后5种分别从状态保存、状态机、数据操作分离、星型通信、语言解析角度解决特定问题。

五种模式对比：

模式	核心作用	解决问题
备忘录	状态快照	保存恢复状态
状态	状态切换	状态机实现
访问者	数据操作分离	操作可扩展
中介者	星型通信	解耦对象间通信
解释器	语言解析	文法解释执行

二、实操步骤

2.1 备忘录模式：状态快照

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

typedef struct Memento {
    char state[20];
} Memento;

typedef struct Originator {
    char state[20];
    Memento* (*Save)(struct Originator*);
    void (*Restore)(struct Originator*, Memento*);
} Originator;

static Memento saved;

Memento* OriginatorSave(Originator* o) {
    strcpy(saved.state, o->state);
    printf("保存状态：%s\n", saved.state);
    return &saved;
}

void OriginatorRestore(Originator* o, Memento* m) {
    strcpy(o->state, m->state);
    printf("恢复状态：%s\n", o->state);
}

2.2 状态模式：状态机实现

#include <stdio.h>

typedef struct State {
    void (*Handle)(void);
    const char* name;
} State;

void FreeHandle(void) { printf("空闲状态\n"); }
void BusyHandle(void) { printf("忙碌状态\n"); }
void StopHandle(void) { printf("停止状态\n"); }

int main(void) {
    State freeState = {FreeHandle, "空闲"};
    State busyState = {BusyHandle, "忙碌"};

    State* current = &freeState;
    current->Handle();

    current = &busyState;
    current->Handle();

    return 0;
}

2.3 中介者模式：星型通信

#include <stdio.h>

typedef struct Mediator;
typedef struct Colleague {
    const char* name;
    struct Mediator* mediator;
    void (*Send)(struct Colleague*, const char*);
} Colleague;

typedef struct Mediator {
    void (*Notify)(struct Mediator*, Colleague*, const char*);
} Mediator;

void ColleagueSend(Colleague* c, const char* msg) {
    printf("[%s] 发送：%s\n", c->name, msg);
    c->mediator->Notify(c->mediator, c, msg);
}

void MediatorNotify(Mediator* m, Colleague* from, const char* msg) {
    printf("[中介者] 转发 from [%s]：%s\n", from->name, msg);
}

三、对比表格

备忘录模式
状态快照 | 保存恢复 | 封装性保持

↓

状态模式
状态切换 | 自动行为变化 | 状态机

↓

访问者模式
数据操作分离 | 新操作易扩展 | 双重分派

↓

中介者模式
星型通信 | 网状转星型 | 解耦同事

四、核心流程图

flowchart TB subgraph 行为型下["行为型模式（下）"] A["备忘录 状态快照"] B["状态模式 状态切换"] C["访问者 数据操作分离"] D["中介者 星型通信"] E["解释器 语言解析"] end A --> B --> C --> D --> E

五、23种设计模式总结

分类总览

类别	数量	模式
创建型	5	单例、工厂、抽象工厂、建造者、原型
结构型	7	适配器、桥接、装饰器、组合、外观、享元、代理
行为型	11	策略、模板、观察者、迭代器、责任链、命令、备忘录、状态、访问者、中介者、解释器

C语言实现核心技巧

技巧	作用
函数指针	模拟方法调用
结构体嵌套	实现继承
函数指针数组	实现多态
static/malloc	管理对象生命周期

六、总结

本文完成了23种设计模式在C语言中实现的完整系列。通过struct+函数指针，我们可以在C语言中优雅地模拟面向对象特性，实现所有经典设计模式。

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核心要点：
- 备忘录：状态快照与恢复
- 状态：状态机自动切换
- 访问者：数据与操作分离
- 中介者：星型通信解耦
- 解释器：简单文法解析

掌握这23种模式，你的设计能力将得到质的提升！

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