C++如何实现工厂模式_C++创建型设计模式之Factory Method实践-C++-PHP中文网

C++如何实现工厂模式_C++创建型设计模式之Factory Method实践

裘德小鎮的故事

发布： 2025-11-23 19:41:02

原创

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工厂方法模式通过子类决定实例化具体类，实现对象创建与使用的解耦；C++中利用虚函数、继承和智能指针实现，包含Product、ConcreteProduct、Creator、ConcreteCreator角色，适用于日志系统、数据库连接等场景，符合开闭原则，便于扩展。

c++如何实现工厂模式_c++创建型设计模式之factory method实践

工厂模式是一种常见的创建型设计模式，它将对象的创建过程封装起来，让子类决定实例化哪一个类。在C++中，通过虚函数和继承机制可以很好地实现工厂方法（Factory Method）模式，从而解耦对象的使用和创建。

什么是工厂方法模式

工厂方法模式定义了一个创建对象的接口，但由子类决定要实例化的类是哪一个。这样，父类不直接创建对象，而是提供一个抽象接口，具体的对象创建延迟到子类中完成。

这种设计适用于：当一个类不知道它所必须创建的对象的类的时候，或者希望由子类来指定它所创建的对象时。

核心结构与角色

Product（产品角色）： 定义工厂所创建的对象的接口。
ConcreteProduct（具体产品角色）： 实现 Product 接口的具体类。
Creator（创建者）： 声明工厂方法，返回一个 Product 类型的对象。Creator 也可以提供工厂方法的默认实现。
ConcreteCreator（具体创建者）： 重写工厂方法，返回一个 ConcreteProduct 实例。

C++代码示例

下面是一个简单的日志记录器工厂方法实现：

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#include <iostream>
#include <memory>

// 产品接口
class Logger {
public:
    virtual ~Logger() = default;
    virtual void log(const std::string& message) = 0;
};

// 具体产品
class FileLogger : public Logger {
public:
    void log(const std::string& message) override {
        std::cout << "[File] " << message << std::endl;
    }
};

class ConsoleLogger : public Logger {
public:
    void log(const std::string& message) override {
        std::cout << "[Console] " << message << std::endl;
    }
};

// 创建者基类（定义工厂方法）
class LoggerFactory {
public:
    virtual ~LoggerFactory() = default;
    virtual std::unique_ptr<Logger> createLogger() = 0;
};

// 具体创建者
class FileLoggerFactory : public LoggerFactory {
public:
    std::unique_ptr<Logger> createLogger() override {
        return std::make_unique<FileLogger>();
    }
};

class ConsoleLoggerFactory : public LoggerFactory {
public:
    std::unique_ptr<Logger> createLogger() override {
        return std::make_unique<ConsoleLogger>();
    }
};

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使用方式：

```cpp int main() { std::unique_ptr factory;

// 可根据配置或输入选择具体工厂
bool useFile = true;

if (useFile) {
    factory = std::make_unique<FileLoggerFactory>();
} else {
    factory = std::make_unique<ConsoleLoggerFactory>();
}

auto logger = factory->createLogger();
logger->log("This is a test message.");

return 0;

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}


<H3>优势与适用场景</H3>
<p>工厂方法模式的优势在于：</p>
<ul>
  <li>符合开闭原则：新增产品类型时，无需修改现有代码，只需添加新的具体产品和工厂类。</li>
  <li>隔离了客户端与具体类的依赖，客户端只依赖抽象 Creator 和 Product。</li>
  <li>便于扩展，适合构建可插拔的模块化系统。</li>
</ul>

<p>常见应用场景包括：</p>
<ul>
  <li>不同数据库驱动的连接创建</li>
  <li>跨平台 UI 组件生成（如按钮、窗口）</li>
  <li>日志、消息、序列化等服务的可配置实现切换</li>
</ul>

<p>基本上就这些。工厂方法模式在C++中通过多态和智能指针能有效管理对象生命周期，同时保持接口清晰。关键是把“创建”这件事交给子类，让程序更具弹性。不复杂但容易忽略的是析构函数要设为虚函数，避免资源泄漏。

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