工厂方法模式通过定义创建对象的接口，由子类决定实例化类型。以文档导出为例，基类Document定义generate()接口，PdfDocument、HtmlDocument、TxtDocument实现具体生成逻辑；DocumentFactory声明createDocument()纯虚函数，各具体工厂如PdfFactory返回对应文档对象；客户端根据选择实例化具体工厂，调用createDocument()获取产品并使用，实现创建与使用的分离。优点包括符合开闭原则、降低耦合度、便于扩展，建议结合智能指针和映射优化管理。
工厂模式（Factory Pattern）是面向对象编程中常用的创建型设计模式之一。在 C++ 中，工厂方法模式能帮助你将对象的创建过程封装起来，使代码更灵活、易于扩展。下面通过一个清晰的例子来说明如何编写 C++ 的工厂方法模式。
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，但由子类决定实例化哪一个类。工厂方法让类的实例化推迟到子类进行。这样客户端代码不需要直接依赖具体类，而是依赖抽象，提高了可维护性和可扩展性。
基本结构和实现步骤
我们通过一个简单例子：不同类型的文档导出器（如 PDF、HTML、TXT），展示工厂方法模式的写法。
1. 定义产品基类（抽象产品）
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所有具体产品都继承自同一个基类或接口：
Document.h
class Document {
public:
virtual ~Document() = default;
virtual void generate() = 0;
};
2. 实现具体产品类
每种导出格式对应一个具体类：
PdfDocument.h
#include "Document.h"
#include <iostream>
<p>class PdfDocument : public Document {
public:
void generate() override {
std::cout << "Generating PDF document\n";
}
};</p>HtmlDocument.h
#include "Document.h"
#include <iostream>
<p>class HtmlDocument : public Document {
public:
void generate() override {
std::cout << "Generating HTML document\n";
}
};</p>TxtDocument.h
#include "Document.h"
#include <iostream>
<p>class TxtDocument : public Document {
public:
void generate() override {
std::cout << "Generating TXT document\n";
}
};</p>3. 定义工厂基类（抽象工厂）
声明一个创建产品的纯虚函数：
DocumentFactory.h
#include "Document.h"
<p>class DocumentFactory {
public:
virtual ~DocumentFactory() = default;
virtual Document* createDocument() = 0; // 工厂方法
};</p>4. 实现具体工厂类
每个工厂负责创建一种具体产品：
PdfFactory.h
#include "DocumentFactory.h"
#include "PdfDocument.h"
<p>class PdfFactory : public DocumentFactory {
public:
Document* createDocument() override {
return new PdfDocument();
}
};</p>HtmlFactory.h
#include "DocumentFactory.h"
#include "HtmlDocument.h"
<p>class HtmlFactory : public DocumentFactory {
public:
Document* createDocument() override {
return new HtmlDocument();
}
};</p>TxtFactory.h
#include "DocumentFactory.h"
#include "TxtDocument.h"
<p>class TxtFactory : public DocumentFactory {
public:
Document* createDocument() override {
return new TxtDocument();
}
};</p>5. 使用工厂创建对象（客户端代码）
客户端不关心具体类型，只通过工厂接口创建对象：
main.cpp
#include <iostream>
#include "PdfFactory.h"
#include "HtmlFactory.h"
#include "TxtFactory.h"
<p>int main() {
// 假设用户选择导出类型
std::string choice = "pdf"; // 可改为 "html" 或 "txt"</p><pre class='brush:php;toolbar:false;'>DocumentFactory* factory = nullptr;
if (choice == "pdf") {
factory = new PdfFactory();
} else if (choice == "html") {
factory = new HtmlFactory();
} else if (choice == "txt") {
factory = new TxtFactory();
}
if (factory) {
Document* doc = factory->createDocument();
doc->generate();
delete doc;
delete factory;
}
return 0;}
优点与使用建议
工厂方法模式有以下几个优势：
- 符合开闭原则：新增产品类型时，只需添加新的工厂类，无需修改现有代码
- 解耦客户端与具体类，降低依赖
- 便于统一管理对象创建逻辑
使用建议：
- 用智能指针（如 std::unique_ptr）替代原始指针，避免内存泄漏
- 可以用 map 映射字符串与工厂类，简化条件判断
- 对于简单场景，静态工厂函数可能更轻量
基本上就这些。掌握工厂方法模式的关键在于理解“把创建交给子类”这一思想，在实际项目中合理应用可以显著提升代码结构质量。
