c++简单工厂模式、工厂方法模式与抽象工厂模式的实现和优缺点

本文详细解析了工厂模式的三种形式：简单工厂模式、工厂方法模式和抽象工厂模式。通过实例展示了如何使用这些模式来降低代码之间的耦合度，提高系统的可扩展性和灵活性。

原文：https://blog.youkuaiyun.com/qq_32957239/article/details/80453727
简单工厂模式
使用一个单独的类（工厂）来控制其他类的实例化。
实现：制造火车和飞机（一个工厂，一个工厂生产多个产品）

#include "stdafx.h"
#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
 
//抽象产品类 制造的抽象类 拥有纯虚函数的类为抽象类
class Make
{
public:
	//纯虚函数 在基类中仅仅给出声明 在派生类中实现
	virtual void make() = 0;  
};
 
//具体产品类 制造火车的类 继承自制造抽象类
class MakeTrain:public Make
{
public:
	void make()
	{
		cout << "我可以制造火车！" << endl;
	}
};
 
//具体产品类 制造飞机的类 继承自制造抽象类
class MakePlane:public Make
{
public:
	void make()
	{
		cout << "我可以制造飞机！" << endl;
	}
};
 
//具体工厂类 将客户端和具体的制造类分离 降低耦合度
class Factory
{
private:
	MakeTrain train;
	MakePlane plane;
public:
	void make(string something)
	{
		if (something == "train")
		{
			train.make();
		}
		else if (something == "plane")
		{
			plane.make();
		}
		//用switch更好 但c++不支持switch(string)
	}
};
 
//客户端
int main()
{
	Factory factory;
	//客户想要制造什么 只需要告诉工厂就行了
	factory.make("train");
	factory.make("plane");
 
    return 0;
}

类图：（纯虚函数用斜体表示）
在这里插入图片描述
优点：工厂类中包含了必要的逻辑判断，可以根据用户的需求动态实例化相关的类；对客户端来说，去除了与具体产品的依赖。
缺点：违背开放-封闭原则，添加新的产品时需要修改工厂类的内容。（解决方案：java可以利用反射技术来代替switch）

工厂方法模式
定义一个用于创建对象的接口，让子类决定实例化哪一个类。工厂方法使一个类的实例化延迟到其子类。
实现：制造火车和飞机（多个工厂，一个工厂产生一个产品）

#include "stdafx.h"
#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
 
//抽象产品类 制造类
class Make
{
public:
	virtual void make() = 0;
};
 
//具体产品类 制造火车类
class MakeTrain :public Make
{
public:
	void make()
	{
		cout << "我可以制造火车！" << endl;
	}
};
 
//具体产品类 制造飞机类
class MakePlane :public Make
{
public:
	void make()
	{
		cout << "我可以制造飞机！" << endl;
	}
};
 
//抽象工厂类 
class AbstractFactory
{
public:
	//返回具体产品类的指针
	virtual Make* createProduct() = 0;
};
 
//具体工厂类 制造火车的工厂
class TrainFactory :public AbstractFactory
{
public:
	Make * createProduct()
	{
		Make* train = new MakeTrain();
		return train;
	}
};
 
//具体工厂类 制造飞机的工厂
class PlaneFactory :public AbstractFactory
{
public:
	Make * createProduct()
	{
		Make* plane = new MakePlane();
		return plane;
	}
};
 
//客户端代码
int main()
{
	//制造火车
	AbstractFactory * factory = new TrainFactory();
	Make *product = factory->createProduct();
	product->make();
	//制造飞机
	factory = new PlaneFactory();
	product = factory->createProduct();
	product->make();
 
	delete factory;
	delete product;
	return 0;
}

类图：
在这里插入图片描述
优点：克服了简单工厂违背开放-封闭原则的缺点。
缺点：每增加一个产品，需要多增加一个对应工厂的类，增加了额外的开发量。

抽象工厂模式
提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口，而无需指定他们具体的类。
实现：分别为火车和飞机制造发动机和轮胎，火车和飞机用不同的发动机和轮胎。（多个工厂，一个工厂可以产生多个产品）

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

class Engine
{
public:
	virtual void makeEngine() = 0;
};

class TrainEngine : public Engine
{
public:
	void makeEngine()
	{
		cout << "我可以制造火车发动机!" << endl;
	}
};

class PlaneEngine : public Engine
{
public:
	void makeEngine()
	{
		cout << "我可以制造飞机发动机!" << endl;
	}
};

//抽象产品，轮胎
class Tyre
{
public:
	virtual void makeTyre() = 0;
};

class TrainTyre : public Tyre
{
public:
	void makeTyre()
	{
		cout << "我可以制造火车轮胎!" << endl;
	}
};

class PlaneTyre : public Tyre
{
public:
	void makeTyre()
	{
		cout << "我可以制造飞机轮胎!" << endl;
	}
};

//抽象工厂
class AbstractFactory
{
public:
	virtual Engine* createEngine() = 0;
	virtual Tyre* createTyre() = 0;
};

//具体工厂，火车工厂
class TrainFactory : public AbstractFactory
{
	Engine* createEngine()
	{
		Engine* trainEngine = new TrainEngine();
		return trainEngine;
	}

	Tyre* createTyre()
	{
		Tyre* trainTyre = new TrainTyre();
		return trainTyre;
	}
};

//具体工厂，飞机工厂
class PlaneFactory : public AbstractFactory
{
	Engine* createEngine()
	{
		Engine* planeEngine = new PlaneEngine();
		return planeEngine;
	}

	Tyre* createTyre()
	{
		Tyre* trainTyre = new PlaneTyre();
		return trainTyre;
	}
};

int main()
{
	//火车
	AbstractFactory* factory = new TrainFactory();
	Engine* engine = factory->createEngine();
	Tyre* tyre = factory->createTyre();
	engine->makeEngine();
	tyre->makeTyre();
	delete factory;
	delete engine;
	delete tyre;

	//飞机
	factory = new PlaneFactory();
	engine = factory->createEngine();
	tyre = factory->createTyre();
	engine->makeEngine();
	tyre->makeTyre();

	delete factory;
	delete engine;
	delete tyre;

	return 0;
}