一文搞懂C++工厂模式设计模式

工厂模式是软件设计模式中的一种创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式。在工厂模式中，创建对象的任务被委托给专门的工厂类，而不是在客户端代码中直接通过 new 操作符创建。这样，客户端代码就可以从具体的产品类中解耦，提高代码的灵活性和可维护性。

工厂模式的主要类型包括：

1. 简单工厂模式：一个具体的工厂类负责创建一个或多个产品类的实例。简单工厂模式通常不包含在设计模式的讨论中，因为它是基于工厂方法模式思想的简化版本。

2. 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。

3. 抽象工厂模式：提供一个接口，用于创建一系列相关或相互依赖的对象，而无需指定它们具体的类。

实现工厂模式的好处包括：

1. 解耦：客户端代码不需要知道具体产品的类，只需要知道工厂接口，这降低了系统各部分之间的依赖性。

2. 扩展性：当需要增加新产品时，只需要添加新的具体产品类和对应的工厂方法，无需修改现有代码。

3. 集中管理对象创建：对象的创建逻辑集中在工厂类中，便于管理和维护。

4. 代码重用：相同的创建逻辑可以在不同地方重用，避免重复代码。

5. 灵活性：可以很容易地切换具体产品的实现，只需改变工厂方法的实现。

示例代码：

假设有一个 Shape 接口和几个实现 Shape 的类（如 Circle, Rectangle），我们可以使用工厂方法模式来创建这些形状对象。

// Shape.h
class Shape {
public:
    virtual void draw() = 0;
    virtual ~Shape() {}
};

// Circle.h
#include "Shape.h"

class Circle : public Shape {
public:
    void draw() override {
        std::cout << "Drawing a Circle" << std::endl;
    }
};

// Rectangle.h
#include "Shape.h"

class Rectangle : public Shape {
public:
    void draw() override {
        std::cout << "Drawing a Rectangle" << std::endl;
    }
};

// ShapeFactory.h
#include "Shape.h"

class ShapeFactory {
public:
    static Shape* createShape(const std::string& shapeType) {
        if (shapeType == "circle") {
            return new Circle();
        } else if (shapeType == "rectangle") {
            return new Rectangle();
        }
        return nullptr;
    }
};

// Client code
int main() {
    Shape* shape = ShapeFactory::createShape("circle");
    shape->draw();
    delete shape;
    return 0;
}

在这个例子中，ShapeFactory 类负责创建 Shape 对象。客户端代码只需要知道 ShapeFactory，而不需要知道具体的 Circle 或 Rectangle 类。这使得添加新的形状类型或修改现有形状的创建逻辑变得更加容易。