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C++工厂模式全解析：从简单工厂到抽象工厂的进阶之路

时间：2024-11-06 15:44:03浏览次数：3  
标签：return 进阶 createCar show C++ 工厂 unique public

在软件设计中，工厂模式（Factory Pattern）是一类创建型设计模式，用于将对象的创建过程和使用过程解耦。这种设计模式在面向对象编程中非常常见，特别是在构建复杂系统时，工厂模式可以使代码更加灵活、模块化、易于扩展。

工厂模式的主要类型包括：

  1. 简单工厂模式（Simple Factory）
  2. 工厂方法模式（Factory Method）
  3. 抽象工厂模式（Abstract Factory）

以下，我们会详细介绍每种模式的概念、适用场景以及 C++ 实现方式。

1. 简单工厂模式

概念

简单工厂模式（Simple Factory）提供了一个创建对象的接口，根据不同的条件创建不同的对象。简单工厂模式通常使用一个独立的工厂类，通过传入参数来决定实例化哪个具体的类对象。

适用场景

当系统需要创建的对象较少，且没有复杂的继承结构时，简单工厂模式是一种快速实现的方案。但当类的种类增多时，简单工厂会变得臃肿。

C++ 实现

假设我们需要一个工厂来创建不同类型的“汽车”对象，包括CarA和CarB。

#include <iostream>
#include <memory>
using namespace std;

// 抽象产品类
class Car {
public:
    virtual void show() = 0; // 纯虚函数
};

// 具体产品类 A
class CarA : public Car {
public:
    void show() override {
        cout << "This is Car A." << endl;
    }
};

// 具体产品类 B
class CarB : public Car {
public:
    void show() override {
        cout << "This is Car B." << endl;
    }
};

// 简单工厂类
class SimpleCarFactory {
public:
    static unique_ptr<Car> createCar(const string& type) {
        if (type == "A") {
            return make_unique<CarA>();
        } else if (type == "B") {
            return make_unique<CarB>();
        } else {
            return nullptr;
        }
    }
};

// 测试代码
int main() {
    auto carA = SimpleCarFactory::createCar("A");
    auto carB = SimpleCarFactory::createCar("B");

    if (carA) carA->show();
    if (carB) carB->show();

    return 0;
}

说明

  • SimpleCarFactory 类中使用静态方法 createCar 创建不同的汽车实例。
  • createCar 方法接收一个 string 类型的参数 type，通过判断 type 的值来返回不同的 Car 子类对象。
  • 客户端无需关心具体的类，只需调用工厂类来创建对象。

优缺点

  • 优点：客户端与具体类解耦，易于使用。
  • 缺点：增加新的产品类型需要修改工厂类，违反了开闭原则。

2. 工厂方法模式

概念

工厂方法模式（Factory Method Pattern）通过定义一个创建对象的接口，让子类决定实例化哪个类。工厂方法模式将对象的实例化推迟到子类完成，属于典型的面向对象设计。

适用场景

当系统中存在复杂的对象层次结构，需要通过子类来实现实例化的细节时，可以使用工厂方法模式。

C++ 实现

假设我们有多种类型的汽车，每种汽车都有自己的工厂。

#include <iostream>
#include <memory>
using namespace std;

// 抽象产品类
class Car {
public:
    virtual void show() = 0;
};

// 具体产品类 A
class CarA : public Car {
public:
    void show() override {
        cout << "This is Car A." << endl;
    }
};

// 具体产品类 B
class CarB : public Car {
public:
    void show() override {
        cout << "This is Car B." << endl;
    }
};

// 抽象工厂类
class CarFactory {
public:
    virtual unique_ptr<Car> createCar() = 0; // 纯虚函数
};

// 具体工厂类 A
class CarAFactory : public CarFactory {
public:
    unique_ptr<Car> createCar() override {
        return make_unique<CarA>();
    }
};

// 具体工厂类 B
class CarBFactory : public CarFactory {
public:
    unique_ptr<Car> createCar() override {
        return make_unique<CarB>();
    }
};

// 测试代码
int main() {
    unique_ptr<CarFactory> factoryA = make_unique<CarAFactory>();
    unique_ptr<CarFactory> factoryB = make_unique<CarBFactory>();

    auto carA = factoryA->createCar();
    auto carB = factoryB->createCar();

    carA->show();
    carB->show();

    return 0;
}

说明

  • CarFactory 是抽象工厂类，定义了创建 Car 的接口。
  • CarAFactory 和 CarBFactory 是具体工厂类，实现了 createCar 方法，分别返回 CarA 和 CarB 实例。
  • 客户端只需使用工厂类生成产品对象，不必了解具体的实现细节。

优缺点

  • 优点：符合开闭原则，增加新产品时无需修改已有代码。
  • 缺点：每新增一种产品，需要创建对应的工厂类，增加了系统复杂性。

3. 抽象工厂模式

概念

抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）是工厂模式的扩展，提供一个接口，用于创建一组相关或相互依赖的对象。抽象工厂模式适合需要创建多种产品类型的系统。

适用场景

当系统中存在多个产品族，并且客户端需要使用其中某一产品族的所有产品时，可以使用抽象工厂模式。

C++ 实现

假设我们有不同系列的汽车和轮胎，每个系列的汽车使用特定的轮胎。

#include <iostream>
#include <memory>
using namespace std;

// 抽象产品类：Car
class Car {
public:
    virtual void show() = 0;
};

// 具体产品类：CarA
class CarA : public Car {
public:
    void show() override {
        cout << "This is Car A." << endl;
    }
};

// 具体产品类：CarB
class CarB : public Car {
public:
    void show() override {
        cout << "This is Car B." << endl;
    }
};

// 抽象产品类：Tire
class Tire {
public:
    virtual void type() = 0;
};

// 具体产品类：TireA
class TireA : public Tire {
public:
    void type() override {
        cout << "This is Tire A for Car A." << endl;
    }
};

// 具体产品类：TireB
class TireB : public Tire {
public:
    void type() override {
        cout << "This is Tire B for Car B." << endl;
    }
};

// 抽象工厂类
class AbstractCarFactory {
public:
    virtual unique_ptr<Car> createCar() = 0;
    virtual unique_ptr<Tire> createTire() = 0;
};

// 具体工厂类 A
class CarAFactory : public AbstractCarFactory {
public:
    unique_ptr<Car> createCar() override {
        return make_unique<CarA>();
    }
    unique_ptr<Tire> createTire() override {
        return make_unique<TireA>();
    }
};

// 具体工厂类 B
class CarBFactory : public AbstractCarFactory {
public:
    unique_ptr<Car> createCar() override {
        return make_unique<CarB>();
    }
    unique_ptr<Tire> createTire() override {
        return make_unique<TireB>();
    }
};

// 测试代码
int main() {
    unique_ptr<AbstractCarFactory> factoryA = make_unique<CarAFactory>();
    unique_ptr<AbstractCarFactory> factoryB = make_unique<CarBFactory>();

    auto carA = factoryA->createCar();
    auto tireA = factoryA->createTire();
    carA->show();
    tireA->type();

    auto carB = factoryB->createCar();
    auto tireB = factoryB->createTire();
    carB->show();
    tireB->type();

    return 0;
}

说明

  • AbstractCarFactory 是抽象工厂类，定义了创建 Car 和 Tire 的接口。
  • CarAFactory 和 CarBFactory 是具体工厂类，实现了 createCar 和 createTire 方法，分别返回与其产品族相关的产品。
  • 客户端只需使用特定工厂类生成产品族中的对象，无需了解具体的实现。

优缺点

  • 优点：支持创建一系列

标签：return,进阶,createCar,show,C++,工厂,unique,public
From： https://blog.csdn.net/qq_50394172/article/details/143570461

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