从全局变量到IOC模式

2010-03-26 作者：sandy 来源：sandy的blog

很早以前，在我初学c语言的时候，我的第一个象样的程序是一个五子棋程序，使用了TC2.0的图形库，纯面向过程的设计，由上到下的设计，而且只有一个c文件就搞定了，大概几百行，可惜代码已经失传，非常可惜。

为什么要全局变量?

List 1

int main()
{
int s1,s2,s3;
fun1(s1);
fun2(s1,s2);
fun3(s1,s2,s3);
return 0;
}
　

上面的s1,s2,s3如果改成全局变量，则变为

List 2

int s1,s2,s3;

int main()
{
    fun1();
    fun2();
    fun3();
}

似乎简洁了一些，而且没有了传递参数的开销。但是缺点也是很明显的，带了三个函数之间的耦合。

既然我们认识到全局变量的问题，怎么改进呢？

代码1中由于有三个变量，如果有更多的，就更麻烦，我们可以这样改进

List 3

typedef struct statusTag
{
    int s1,s2,s3;
}Status;

int main()
{
    Status s;
    fun1(&s);
    fun2(&s);
    fun3(&s);
    return 0;
}

这种技巧你可以在lua中看到，看lua的使用代码

List4

#include "lua.h"
#include "lauxlib.h"
#include "lualib.h"

int main(int argc, char *argv[])
{
    lua_State *L = lua_open();
    const char *buf = "var = 100";
    int var ;
    luaopen_base(L);
    luaopen_io(L);
    lua_dostring(L, buf);
    lua_getglobal(L, "var");
    var = lua_tonumber(L, -1);
    lua_close(L);

    return 0;
}

请注意到这里的lua_open方法，这其实是一种创建自己的工厂方法。不使用全局变量的好处就是，我们保留了可以创建多个对象的自由。

时代在发展，进入C++时代，但是全局变量仍然有人在用，存在就是合理的。GOF提出一种设计模式叫Singleton的模式，其核心思想就是不让全局变量漂浮在空中，把它放入class中，成为衣冠楚楚的C++公民。著名的Meyer Singleton像这样

List 5

class Status
{
private:
    Status(){};
public:
    static Status& getInstance()
    {
           static Status s;
           return s;
    }
};

class User
{
    void fun()
    {
        Status &s = Status::Instance();
        //. . .use s
    }
};

一切似乎很完美，使用private来防止client 创建它，保证了对象的唯一性(注意:Meyer singleton并不具有多线程安全，可能导致多次初始化对象)

但是随着针对接口编程和单元测试越来越流行，singleton带来的对单元测试不友好的特点日益体现，全局变量不能很好的被mock，所以难于测试。

这时候所谓的IOC思想(Inversion of Control，即反转模式)出来了，简单的来说，就是通过构造函数或者set方法实现注入

List6 - 构造函数注入

class Status{};

class User
{
   public:
      User(Status *s):m_ps(s){};
      void fun()
      {
           Status *s = m_ps;
      }
   private:
      Status *m_ps;
}

List7 - Set 注入

class Status{};

class User
{
   public:
      User(){}

      void setStaus(Status *s)
      {
           m_ps = s;
      }

      void fun()
      {
           Status *s = m_ps;
      }
   private:
      Status *m_ps;
}

使用IOC的好处是带来了更强大的灵活性，但是带来的问题就是调用者麻烦了(天下没有免费的午餐阿）

List8

int main()
{
   Status s;
   User u;
   u.setStatus(&s);
   u.fun();
   return 0;
}

好像一切又返朴归真，似乎并没有带来什么简单。有的时候简单和灵活性就是死对头。

为了简化用户进行手工注入，IOC容器出现，在Java世界里面，最著名的莫过于Spring了.IOC容器就像一个巨大的创建工厂，她可以使用xml来配置这些，这真的是一场革命。

Spring就是这样把注入的工作移到配置文件中去，提供了强大的灵活性和可配置性

但是由于c/c++ 不具备的java那么多运行期的类型识别和反射的功能，所以我目前还没有发现有在C++中使用的IOC容器，如果你知道，请告诉我
那么如果是C++怎么来使注入变得简单一点呢，可以使用工厂方法了

List9

User * createUser(Status &s,Status2 &s2)
{
   User *user = new User();
   user->setStatus(s);
   user->setStatus2(s2);
   return user;
}

总结:

其实软件的设计根本就没有所谓的黄金法则，没有免费的午餐，你在获得更强大的灵活性，往往都得到复杂性的附加效果。如果你就是写一个自己玩的小游戏，ok,你就是用全局变量。如果你要设计庞大的Office,那你就没有办法把代码写的很简单，因为你要考虑的东西多了，可维护性，可测试性。