c++如何实现简单工厂模式_c++工厂方法设计模式【核心】

浅墨小哥_4134

浅墨小哥_4134

2026-02-27

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简单工厂不是GoF设计模式,而是解耦对象创建的惯用法;工厂方法才是创建型模式,通过子类实现创建逻辑以符合开闭原则。

c++如何实现简单工厂模式_c++工厂方法设计模式【核心】

简单工厂不是设计模式,但它是工厂方法的起点

严格来说,SimpleFactory 并不在 GoF 23 种设计模式之列——它只是一个惯用法,用来解耦对象创建逻辑。但它非常实用,尤其在产品类不多、变化不频繁的场景下(比如解析配置、创建不同类型的日志处理器)。真正被列为“创建型模式”的是 FactoryMethod 和 AbstractFactory。

关键区别在于:简单工厂把所有创建逻辑塞进一个类(通常是静态方法),而工厂方法把创建逻辑推迟到子类中实现,符合开闭原则。

  • 简单工厂:一个 createProduct() 静态函数,用 switch 或 if-else 分支决定返回哪个子类实例
  • 工厂方法:定义一个纯虚函数 virtual Product* createProduct() = 0,由具体工厂子类重写
  • 别直接 new 具体类——这是要剥离的耦合点;所有 new 都应集中在工厂内部

用 C++ 写简单工厂:注意返回类型和内存管理

最常见错误是返回栈对象指针或裸指针导致悬垂、泄漏。正确做法是统一返回智能指针,或明确约定调用方负责释放(不推荐)。

示例结构:

class Product { public: virtual ~Product() = default; virtual void operation() = 0; };
class ConcreteProductA : public Product { void operation() override { /* ... */ } };
class ConcreteProductB : public Product { void operation() override { /* ... */ } };
<p>class SimpleFactory {
public:
enum class Type { A, B };
static std::unique_ptr<product> create(Type t) {
switch (t) {
case Type::A: return std::make_unique<concreteproducta>();
case Type::B: return std::make_unique<concreteproductb>();
default: throw std::invalid_argument("Unknown product type");
}
}
};</concreteproductb></concreteproducta></product></p>
  • 返回 std::unique_ptr,避免裸指针和所有权模糊
  • 用 enum class 替代字符串或整数做类型标识,编译期检查更安全
  • 不要在工厂里捕获异常并吞掉——创建失败必须让调用方知道

工厂方法模式:基类定义接口,子类决定实例化谁

当你发现简单工厂的 switch 分支越来越多,或者不同产品族需要搭配使用(比如 WindowsUIFactory / MacOSUIFactory 各自创建 Button + TextField),就该升级为工厂方法。

C++14
C++14

C++14 对 C++11 的修正与增强版本,适合旧系统维护和较老工具链兼容。

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核心是把“谁来 new”从工厂类内部移到继承体系中:

class Creator {
public:
    std::unique_ptr<product> create() { return createProduct(); }
protected:
    virtual std::unique_ptr<product> createProduct() = 0;
};
<p>class ConcreteCreatorA : public Creator {
protected:
std::unique_ptr<product> createProduct() override {
return std::make_unique<concreteproducta>();
}
};</concreteproducta></product></p></product></product>
  • Creator::create() 是模板方法,封装了通用流程(比如创建前校验、创建后初始化),createProduct() 是钩子
  • 子类只重写 createProduct(),不碰公共逻辑,符合单一职责
  • 如果多个产品需要协同创建(如 UI 组件族),这时应跳过工厂方法,直接上 AbstractFactory

容易被忽略的细节:析构函数必须 virtual,且工厂不能持有具体类型头文件

如果基类 Product 的析构函数不是 virtual,通过 Product* 删除 ConcreteProductX 对象会导致未定义行为——这是 C++ 工厂类最容易翻车的地方。

另一个实际问题:工厂头文件不应 #include "ConcreteProductA.h",否则每次新增产品都要重新编译工厂。解决方案是:

  • 在工厂的 .cpp 文件里 include 具体类头文件,头文件中只前向声明 class ConcreteProductA;
  • 或者用 PIMPL + 工厂注册表(运行时注册构造函数指针),适合插件化场景
  • 若用模板工厂(如 template std::unique_ptr create()),则无法避免头文件依赖,慎用于大型项目

工厂的本质是控制权转移:谁 new,谁决定生命周期,谁承担变化成本。选简单工厂还是工厂方法,取决于你是否准备好为可扩展性多写几个类。

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