C++中如何实现工厂模式_工厂模式设计与应用实例-C++-PHP中文网

C++中如何实现工厂模式_工厂模式设计与应用实例

下次还敢

发布： 2025-06-23 18:23:01

原创

380人浏览过

工厂模式是一种创建型设计模式，用于封装对象的创建过程。其核心在于定义一个工厂接口和多个具体工厂类，每个具体工厂负责实例化特定类型的产品；产品通过抽象类或接口定义，具体产品实现该接口。客户端代码通过工厂接口创建对象，无需了解具体实现细节。应用场景包括：1. 创建逻辑复杂时封装初始化步骤；2. 需要灵活切换对象类型时根据条件选择不同工厂；3. 隐藏创建细节以降低耦合度；4. 遵循开闭原则便于扩展新产品。工厂模式与抽象工厂的区别在于前者创建单一对象，后者创建一组相关对象。为避免内存泄漏，可使用智能指针、确保工厂释放对象或采用raii机制管理资源。

C++中如何实现工厂模式_工厂模式设计与应用实例

工厂模式是一种创建型设计模式，它提供了一种创建对象的接口，但允许子类决定实例化哪个类。简单来说，就是把对象的创建过程封装起来，让客户端代码只需要关心“我需要什么”，而不需要关心“怎么创建”。

解决方案

C++ 中实现工厂模式，核心在于定义一个工厂接口（抽象类），以及一个或多个具体的工厂类。每个具体工厂类负责创建特定类型的对象。

立即学习“C++免费学习笔记（深入）”；

定义产品接口（抽象类）： 这是所有将被创建的对象的基类或接口。

class Product {
public:
    virtual ~Product() {}
    virtual void use() = 0; // 纯虚函数，强制子类实现
};

登录后复制

定义具体产品类： 这些类实现 Product 接口，是实际被创建的对象。

class ConcreteProductA : public Product {
public:
    void use() override {
        std::cout << "Using ConcreteProductA" << std::endl;
    }
};

class ConcreteProductB : public Product {
public:
    void use() override {
        std::cout << "Using ConcreteProductB" << std::endl;
    }
};

登录后复制

定义工厂接口（抽象类）： 声明一个创建 Product 对象的抽象方法。

class Factory {
public:
    virtual ~Factory() {}
    virtual Product* createProduct() = 0; // 纯虚函数
};

登录后复制

定义具体工厂类： 实现 Factory 接口，负责创建特定类型的 Product 对象。

class ConcreteFactoryA : public Factory {
public:
    Product* createProduct() override {
        return new ConcreteProductA();
    }
};

class ConcreteFactoryB : public Factory {
public:
    Product* createProduct() override {
        return new ConcreteProductB();
    }
};

登录后复制

客户端代码： 使用工厂来创建对象，而无需知道具体类的细节。

int main() {
    Factory* factoryA = new ConcreteFactoryA();
    Product* productA = factoryA->createProduct();
    productA->use(); // 输出: Using ConcreteProductA

    Factory* factoryB = new ConcreteFactoryB();
    Product* productB = factoryB->createProduct();
    productB->use(); // 输出: Using ConcreteProductB

    delete productA;
    delete factoryA;
    delete productB;
    delete factoryB;

    return 0;
}

登录后复制

何时应该使用工厂模式？

工厂模式并非万能药。它最适合以下场景：

创建对象的逻辑复杂： 如果对象的创建涉及复杂的依赖关系、配置或初始化步骤，工厂模式可以将这些复杂性封装起来。
需要灵活地切换对象类型： 如果需要在运行时根据不同的条件创建不同的对象，工厂模式可以提供这种灵活性。例如，根据配置文件或者用户输入来选择创建哪个具体的产品类。
隐藏对象的创建细节： 客户端代码只需要知道工厂接口，而不需要知道具体类的实现细节。这可以降低耦合度，提高代码的可维护性。
遵循开闭原则： 当需要添加新的产品类型时，只需要添加新的具体产品类和具体工厂类，而不需要修改现有的代码。

工厂模式与抽象工厂模式的区别是什么？

初学设计模式时，很容易将工厂模式和抽象工厂模式混淆。简单来说，工厂模式负责创建单个对象，而抽象工厂模式负责创建一组相关的对象。

想象一下，你要开一家电脑配件店。

工厂模式： 相当于你有一个专门生产 CPU 的工厂，另一个专门生产内存的工厂。每个工厂只负责生产一种类型的配件。
抽象工厂模式： 相当于你有一个专门生产 Intel 平台的电脑配件工厂，另一个专门生产 AMD 平台的电脑配件工厂。每个工厂负责生产一套完整的、相互兼容的配件。

抽象工厂模式通常包含多个工厂方法，每个工厂方法负责创建一种类型的对象。这些对象通常属于同一个产品族，并且彼此之间存在依赖关系。

如何避免工厂模式中的内存泄漏？

C++ 中手动管理内存是工厂模式中需要特别注意的地方。上面的例子中，我们使用了 new 创建对象，这意味着我们需要手动 delete 释放内存。

以下是一些避免内存泄漏的策略：

使用智能指针： std::unique_ptr 和 std::shared_ptr 可以自动管理对象的生命周期，避免忘记释放内存。例如，可以将 createProduct() 方法的返回值类型改为 std::unique_ptr。
确保工厂负责释放对象： 如果工厂负责创建对象，也应该负责释放对象。可以提供一个 destroyProduct() 方法，用于释放由工厂创建的对象。
使用 RAII (Resource Acquisition Is Initialization)： 将资源的获取和释放与对象的生命周期绑定在一起。例如，可以创建一个专门用于管理 Product 对象生命周期的类。

修改后的示例，使用智能指针：

#include <memory>

class Factory {
public:
    virtual ~Factory() {}
    virtual std::unique_ptr<Product> createProduct() = 0;
};

class ConcreteFactoryA : public Factory {
public:
    std::unique_ptr<Product> createProduct() override {
        return std::make_unique<ConcreteProductA>();
    }
};

int main() {
    ConcreteFactoryA factory;
    std::unique_ptr<Product> product = factory.createProduct();
    product->use(); // 使用 product
    // product 会在离开作用域时自动被销毁，无需手动 delete
    return 0;
}

登录后复制

使用智能指针能显著简化内存管理，降低出错的可能性。

以上就是C++中如何实现工厂模式_工厂模式设计与应用实例的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！