C++怎么实现一个工厂模式_C++常用设计模式与Factory Pattern解析

工厂模式是将对象创建封装于工厂中以解耦客户端与具体类的依赖。通过工厂根据参数返回不同产品实例，如简单工厂中传入类型创建ConcreteProductA或B，提升可维护性与扩展性。

工厂模式是C++中常用的设计模式之一，主要用于解耦对象的创建过程。当系统需要在运行时决定创建哪种具体类的实例时，使用工厂模式可以提升代码的可维护性和扩展性。

什么是工厂模式

工厂模式的核心思想是：将对象的创建封装起来，客户端不直接使用 new 来实例化具体类，而是通过一个“工厂”来获取对象。这样，新增类或修改类的创建逻辑时，不需要改动大量已有代码。

简单工厂模式（Simple Factory）

简单工厂不是严格意义上的设计模式，但常被用作入门示例。它通过一个工厂类根据传入参数决定返回哪个具体类的实例。

定义产品基类：

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class Product {
public:
    virtual void use() = 0;
    virtual ~Product() = default;
};

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

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

定义工厂类：

class SimpleFactory {
public:
    static std::unique_ptr createProduct(char type) {
        if (type == 'A') {
            return std::make_unique();
        } else if (type == 'B') {
            return std::make_unique();
        }
        return nullptr;
    }
};

使用方式：

auto product = SimpleFactory::createProduct('A');
product->use();

工厂方法模式（Factory Method）

工厂方法模式将对象的创建延迟到子类。定义一个创建对象的接口，由子类决定实例化哪一个类。

定义工厂接口：

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

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

class ConcreteFactoryB : public Factory {
public:
    std::unique_ptr createProduct() override {
        return std::make_unique();
    }
};

使用方式：

std::unique_ptr factory = std::make_unique();
auto product = factory->createProduct();
product->use();

这种方式更符合开闭原则。增加新产品时，只需添加新的工厂和产品类，无需修改原有代码。

抽象工厂模式（Abstract Factory）

抽象工厂用于创建一系列相关或依赖的对象，而无需指定具体类。适合构建产品族。

扩展产品类：

class Button {
public:
    virtual void render() = 0;
    virtual ~Button() = default;
};

class WindowsButton : public Button {
public:
    void render() override {
        std::cout << "Render Windows button\n";
    }
};

class MacButton : public Button {
public:
    void render() override {
        std::cout << "Render Mac button\n";
    }
};

抽象工厂接口：

class GUIFactory {
public:
    virtual std::unique_ptr createButton() = 0;
    virtual ~GUIFactory() = default;
};

class WindowsFactory : public GUIFactory {
public:
    std::unique_ptr createButton() override {
        return std::make_unique();
    }
};

class MacFactory : public GUIFactory {
public:
    std::unique_ptr createButton() override {
        return std::make_unique();
    }
};

客户端可以根据系统类型选择对应的工厂，统一创建整套界面控件。

使用建议与注意事项

• 优先使用工厂方法或抽象工厂，避免简单工厂在新增类型时频繁修改代码。
• 结合智能指针（如 unique_ptr）管理对象生命周期，防止内存泄漏。
• 工厂类可配合配置文件或反射机制实现动态绑定，进一步提高灵活性。
• 注意不要过度设计。如果类型固定且数量少，直接构造可能更清晰。

基本上就这些。掌握工厂模式有助于写出更清晰、易扩展的C++代码。关键在于理解“封装变化”的思想，把对象创建这个易变点集中管理。