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c++如何实现一个通用的工厂模式 _c++工厂模式实现方法

穿越時空

发布： 2025-10-18 22:52:29

原创

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答案：C++通用工厂模式通过模板与注册机制解耦对象创建，使用std::function和静态映射表实现类型注册与动态创建，支持多态和扩展参数构造，适用于配置驱动或插件系统。

c++如何实现一个通用的工厂模式 _c++工厂模式实现方法

在C++中实现通用的工厂模式，核心目标是解耦对象的创建过程，让程序在运行时根据需求动态创建具体类型的对象。为了实现“通用”，我们可以借助模板、函数指针或std::function、以及注册机制，使工厂能够支持任意可构造类型。

1. 使用模板与注册机制的通用工厂

通过模板和类型注册，可以构建一个支持任意类注册与创建的工厂。常用方法是维护一个映射表（如map），将字符串或ID与创建函数绑定。

示例代码：

#include <map>
#include <functional>
#include <string>
#include <memory>

template<typename Base>
class Factory {
public:
    using Creator = std::function<std::unique_ptr<Base>()>;
    using Registry = std::map<std::string, Creator>;

    template<typename Derived>
    bool register_type(const std::string& name) {
        auto& registry = get_registry();
        if (registry.find(name) != registry.end()) {
            return false; // 已存在
        }
        registry[name] = []() -> std::unique_ptr<Base> {
            return std::make_unique<Derived>();
        };
        return true;
    }

    std::unique_ptr<Base> create(const std::string& name) {
        auto& registry = get_registry();
        auto it = registry.find(name);
        if (it != registry.end()) {
            return it->second();
        }
        return nullptr;
    }

private:
    static Registry& get_registry() {
        static Registry instance;
        return instance;
    }
};

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说明：

Factory模板参数Base是所有可创建类型的基类。
register_type<Derived>用于注册派生类，传入名称绑定创建逻辑。
create方法根据名称返回unique_ptr<Base>，实现多态。
使用静态成员函数get_registry()保证注册表全局唯一且延迟初始化。

2. 使用方式示例

定义基类和派生类：

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struct Product {
    virtual ~Product() = default;
    virtual void do_something() = 0;
};

struct ConcreteProductA : Product {
    void do_something() override {
        // ...
    }
};

struct ConcreteProductB : Product {
    void do_something() override {
        // ...
    }
};

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使用工厂注册并创建：

天工大模型

中国首个对标ChatGPT的双千亿级大语言模型

115

查看详情

int main() {
    Factory<Product> factory;
    factory.register_type<ConcreteProductA>("A");
    factory.register_type<ConcreteProductB>("B");

    auto obj = factory.create("A");
    if (obj) {
        obj->do_something();
    }
}

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3. 支持带参数的构造

如果需要传递参数给构造函数，可以扩展Creator签名，或使用lambda封装参数。

例如：

// 注册时捕获参数
factory.register_type([](){ 
    return std::make_unique<ConcreteProductA>(42, "test"); 
}, "A_with_args");

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或者设计工厂接受参数包，但会增加复杂度，通常推荐用配置对象或构建器配合工厂使用。

4. 线程安全考虑

注册通常在程序启动阶段完成，若需多线程注册，应对get_registry()中的静态map加锁，或使用Meyers单例+C++11静态初始化线程安全特性（局部静态变量初始化是线程安全的）。

基本上就这些。这种实现方式灵活、可复用，适合插件系统、配置驱动对象创建等场景。

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