c++中如何实现工厂模式_c++简单工厂与抽象工厂实现步骤【详解】

应使用工厂而非new直接创建对象，因new硬编码导致调用方与具体类强耦合，更换实现需修改多处；工厂将构造逻辑集中，上层仅依赖接口，增删子类不影响业务代码。

为什么不用 new 直接创建对象而要用工厂

因为硬编码 new Derived() 会让调用方和具体类强耦合，一旦要换实现（比如从 MySQLLogger 切到 FileLogger），就得改所有 new 地方。工厂把“怎么造”收拢到一处，上层只依赖接口或基类指针，后续增删子类不波及业务代码。

简单工厂：一个函数返回不同子类指针

它不是 GoF 23 种设计模式之一，但最易理解，适合产品种类少、不常扩展的场景。核心是用参数控制构造逻辑，返回统一基类指针。

常见错误：返回栈对象地址、忘记虚析构、参数类型不安全（比如用 int 枚举易错且难维护）。

• 基类必须有 virtual ~Base() = default;，否则通过基类指针 delete 派生对象会未定义行为
• 推荐用 std::string 或枚举类（enum class）作参数，比裸 int 更可读、类型安全
• 工厂函数内部用 if-else 或 switch 分支，别用宏或全局变量拼类型名

class Product { public: virtual ~Product() = default; virtual void operation() = 0; };
class ConcreteA : public Product { public: void operation() override { std::cout << "A\n"; } };
class ConcreteB : public Product { public: void operation() override { std::cout << "B\n"; } };

enum class ProductType { A, B };
std::unique_ptr createProduct(ProductType type) {
    switch (type) {
        case ProductType::A: return std::make_unique();
        case ProductType::B: return std::make_unique();
        default: throw std::invalid_argument("unknown product type");
    }
}

抽象工厂：解决“一族产品”的创建问题

当系统需要创建多个相关或相互依赖的对象（比如 Windows 风格控件 + 渲染器，macOS 风格控件 + 渲染器），就不能靠一个简单工厂了。抽象工厂定义接口，由具体工厂实现——每个具体工厂负责一整套配套子类的创建。

容易踩的坑：误把抽象工厂当成“多个简单工厂的集合”，其实关键在“族”的约束；另外，C++ 中抽象工厂接口通常返回 std::unique_ptr 或原始指针，但必须确保调用方清楚所有权归属。

• 抽象工厂类本身是纯接口（全 virtual 函数），不包含状态
• 每个具体工厂（如 WinFactory、MacFactory）继承它，并实现所有创建函数
• 产品之间要有逻辑关联性，比如 Button 和 Checkbox 必须来自同一个工厂，否则 UI 风格不一致

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

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

class WinFactory : public GUIFactory {
public:
    std::unique_ptr createButton() override { return std::mak
e_unique(); }
    std::unique_ptr createCheckbox() override { return std::make_unique(); }
};

什么时候该选哪种工厂

简单工厂够用就别上抽象工厂——后者增加至少 3 倍类数量（抽象工厂接口、N 个具体工厂、M 个产品族）。但若已有多个产品需协同工作，或者未来明确要支持多平台/多后端，抽象工厂的扩展成本反而更低。

真正麻烦的是“半抽象”场景：比如产品种类固定，但每种产品又有多个变体（如 EncryptedLogger / PlainLogger）。这时往往得组合策略模式或模板工厂，而不是硬塞进抽象工厂层级里。

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