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）
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" #includeclass PdfDocument : public Document { public: void generate() override { std::cout << "Generating PDF document\n"; } };
HtmlDocument.h
#include "Document.h" #includeclass HtmlDocument : public Document { public: void generate() override { std::cout << "Generating HTML document\n"; } };
TxtDocument.h
#include "Document.h" #includeclass TxtDocument : public Document { public: void generate() override { std::cout << "Generating TXT document\n"; } };
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"class DocumentFactory { public: virtual ~DocumentFactory() = default; virtual Document* createDocument() = 0; // 工厂方法 };
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"class PdfFactory : public DocumentFactory { public: Document* createDocument() override { return new PdfDocument(); } };
Ht
mlFactory.h
#include "DocumentFactory.h" #include "HtmlDocument.h"class HtmlFactory : public DocumentFactory { public: Document* createDocument() override { return new HtmlDocument(); } };
TxtFactory.h
#include "DocumentFactory.h" #include "TxtDocument.h"class TxtFactory : public DocumentFactory { public: Document* createDocument() override { return new TxtDocument(); } };
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#include "PdfFactory.h" #include "HtmlFactory.h" #include "TxtFactory.h" int main() { // 假设用户选择导出类型 std::string choice = "pdf"; // 可改为 "html" 或 "txt"
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。
