《软件建模与实践》课件-9-基于工厂模式的计算器

主要内容基于工厂模式计算器软件的分析与设计过程工厂模式的应用课程目的理解工厂模式在计算器软件中的应用方式掌握对话框结构软件的设计9.1需求分析

本章拟实现一个可视化的简单四则运算计算器，能完成加、减、乘、除的运算功能，要求易维护、易扩展，后期能轻松添加其他的运算功能。

对题目需求进行分析，依据“高内聚、低耦合”的设计理念，将计算器的运算需求和界面需求分离。9.1需求分析计算器的计算需求如下：(1)计算器需实现加、减、乘、除、等于、清空等基本操作，后期如果将该计算器扩展为科学计算器，则还需扩展平方、平方根、倒数、阶乘、绝对值、立方、立方根、sin、cos、tan、sinh、cosh、tanh、退格等操作功能。(2)支持浮点型数据的计算。(3)异常处理。在计算器程序的计算过程中，可能会出现除数为0等错误输入情况，要求程序能对这些异常情况进行处理。9.1需求分析计算器的页面需求如下：(1)具有数据的输入、输出、计算功能，可视化显示所有功能按钮。(2)界面简洁、美观，便于交互。根据题目需求，简单四则运算计算器的软件架构可以采用基于对话框的应用程序框架实现。为了满足易维护、易扩展的需求，运算逻辑可以采用符合开闭原则的工厂模式实现。异常处理可采用判断除数是否为0的方法处理。软件选择VisualStudio2010开发平台、C++语言实现。9.2设计过程

工厂模式符合面向对象原则：可维护、可复用、可扩展，灵活性高、耦合度低，因此采用工厂模式、实现计算器的运算类的设计。首先抽象运算基类，在运算基类的基础上派生出具体运算类加法、减法、乘法、除法类；其次抽象工厂基类，在工厂基类的基础上派生基础运算类工厂。9.2设计过程其次抽象工厂基类，在工厂基类的基础上派生基础运算类工厂。如果想要添加新的运算，例如乘方类，则只需从运算基类派生出乘方类，从工厂基类派生出乘方运算类工厂即可，符合面向对象设计原则中的开闭原则，计算器类结构图如图6-8所示。程序的计算逻辑流程图如图9-1所示。图9-1

计算逻辑流程图9.3具体实现在前述分析设计的基础上，基于工厂模式的计算器具体实现步骤如下：(1)启动VisualStudio2010的AppWizard，建立一个基于对话框的MFC应用程序Calculator，如图9-2所示。图9-2

建立Calculator工程9.3具体实现(2)修改对话框资源，按照图9-3方式，添加控件对象。其中Edit控件的ID是IDC_EDIT_PUTOUT，属性Number、Read-Only、RightAlignedText为真，映射CString类型的变量m_Cnumber。其余按钮控件的ID标识和标题见表9-1。图9-3

对话框资源视图表9-1

按钮控件的ID标识和标题ID标识标题处理函数IDC_BUTTON11OnNumberKeyIDC_BUTTON22OnNumberKeyIDC_BUTTON33OnNumberKeyIDC_BUTTON44OnNumberKeyIDC_BUTTON55OnNumberKeyIDC_BUTTON66OnNumberKeyIDC_BUTTON77OnNumberKeyIDC_BUTTON88OnNumberKeyIDC_BUTTON99OnNumberKeyIDC_BUTTON00OnNumberKeyIDC_Dot.OnNumberKeyIDC_Divide／OnOperationKeyIDC_Multiply*OnOperationKeyIDC_Add+OnOperationKeyIDC_Sub-OnOperationKeyIDC_Equal=OnOperationKeyIDC_ClearCOnOperationKey9.3具体实现(3)

为工程添加业务逻辑的类代码如下，写入Operation.h。#pragmaonce#include<math.h>#include<stdio.h>

classCOperation{protected:

doubleOperand1,Operand2,Result;public:

COperation(){Operand1=0;Operand2=0;Result=0;}voidSetOperand1(doubleop1){Operand1=op1;}doubleGetOperand1(){returnOperand1;}voidSetOperand2(doubleop2){Operand2=op2;}doubleGetOperand2(){returnOperand2;}virtualdoubleGetResult(){returnResult;}};//加法类classCOperationAdd:publicCOperation{virtualdoubleGetResult(){Result=Operand1+Operand2;returnResult;}};classCOperationSub:publicCOperation{virtualdoubleGetResult(){Result=Operand1-Operand2;returnResult;}};classCOperationMul:publicCOperation{virtualdoubleGetResult(){Result=Operand1*Operand2;returnResult;}};classCOperationDiv:publicCOperation{virtualdoubleGetResult(){if(fabs(Operand2)>0)Result=Operand1/Operand2;returnResult;}};//工厂模式//运算类工厂classOperationFactory{protected:COperation*oper;public:OperationFactory(){oper=NULL;}~OperationFactory(){if(oper!=NULL)deleteoper;}virtualCOperation*CreateOperate(charoperate){returnoper;}};classFourOperationFactory:publicOperationFactory{public:virtualCOperation*CreateOperate(charoperate){switch(operate){case'+':{oper=newCOperationAdd();break;}case'-':{oper=newCOperationSub();break;}case'*':{oper=newCOperationMul();break;}case'/':{oper=newCOperationDiv();break;}}returnoper;}};9.3具体实现(4)在对话框类的头文件(CalculatorDlg.h)中添加用于数学计算类和业务类的头文件：#include"math.h"#include"Operation.h"9.3具体实现

(5)添加按钮消息映射，在对话框类的定义CalculatorDlg.h中添加如下函数声明：afx_msgvoidOnNumberKey(UINTnID);//处理数字键单击事件的消息响应函数afx_msgvoidOnOperationKey(UINTnID);//处理操作键单击事件的消息响应函数9.3具体实现(6)在对话框的实现文件CalculatorDlg.cpp消息映射中添加如下黑体代码：//省略前面代码BEGIN_MESSAGE_MAP(CCalculatorDlg,CDialog)ON_WM_SYSCOMMAND()ON_WM_PAINT()ON_WM_QUERYDRAGICON()//添加代码ON_COMMAND_RANGE(IDC_BUTTON1,IDC_Dot,OnNumberKey)ON_COMMAND_RANGE(IDC_Add,IDC_Clear,OnOperationKey)END_MESSAGE_MAP()9.3具体实现(7)在对话框类的定义(CalculatorDlg.h)中定义如下变量：doublenumber1,number2,m_number;//number1和number1用于存储将要进行运算的数字intNumberState,OperationState;//NumberState用于标示是将数值赋给number1或是number2//OperationState用于表示计算器所要执行的操作charOperator;COperation*Calc;OperationFactory*Factory;FourOperationFactoryfourOperationFactory;9.3具体实现(8)在对话框类的OnInitDialog函数中初始化变量，添加如下代码：m_number=0.0;NumberState=1;9.3具体实现(9)为对话框类添加计算函数voidcal()，函数实现代码如下：voidCCalculatorDlg::cal(){

//用简单类工厂模式创建对象Calc=Factory->createOperate(Operator);Calc->SetOperand1(number1);//动态多态性的体现Calc->SetOperand2(number2);m_number=Calc->GetResult();NumberState=1;m_Cnumber.Format("%g",m_number);UpdateData(FALSE);}9.3具体实现

(10)为对话框类添加计算OnNumberKey和OnOperationKey的实现代码。voidCCalculatorDlg::OnNumberKey(UINTnID)//响应数字键按下{CStringn;switch(nID){caseIDC_BUTTON1:n="1";break;caseIDC_BUTTON2:n="2";break;caseIDC_BUTTON3:n="3";break;caseIDC_BUTTON4:n="4";break;caseIDC_BUTTON5:n="5";break;caseIDC_BUTTON6:n="6";break;caseIDC_BUTTON7:n="7";break;caseIDC_BUTTON8:n="8";break;caseIDC_BUTTON9:n="9";break;caseIDC_BUTTON0:n="0";break;caseIDC_Dot:n=".";break;}if(NumberState==1){m_Cnumber=m_Cnumber+n;number1=atof(m_Cnumber);UpdateData(FALSE);}else{m_Cnumber=m_Cnumber+n;number2=atof(m_Cnumber);UpdateData(FALSE);}//处理除数为零的情况的代码添加在这里，如果选择除运算，则零按钮不显示，否则显示}voidCCalculatorDlg::OnOperationKey(UINTnID)//响应操作键按下{m_number=atof(m_Cnumber);switch(nID){caseIDC_Divide:OperationState=1;m_number=0;m_Cnumber="";Operator='/';Factory=&fourOperationFactory;NumberState=2;break;caseIDC_Multiply:OperationState=2;m_number=0;m_Cnumber="";Operator='*';NumberState=2;Factory=&fourOperationFactor