如何实现工厂模式？

概念

工厂模式（Factory Pattern）是一种创建对象的设计模式，提供了一个接口用于创建对象，但由子类决定要实例化的类是哪一个。这种模式可以解耦对象的创建与使用，使得代码更加灵活和易于扩展。

简单工厂模式

简单工厂模式定义了一个工厂类，根据输入的参数返回不同类型的对象。虽然这不是一个正式的设计模式，但它是工厂模式的基础。

#include <iostream>  
#include <memory>  
#include <string>  

// 产品基类  
class Product {  
public:  
    virtual void use() = 0; // 纯虚函数  
    virtual ~Product() = default; // 虚析构函数  
};  

// 具体产品 A  
class ProductA : public Product {  
public:  
    void use() override {  
        std::cout << "Using Product A" << std::endl;  
    }  
};  

// 具体产品 B  
class ProductB : public Product {  
public:  
    void use() override {  
        std::cout << "Using Product B" << std::endl;  
    }  
};  

// 简单工厂  
class SimpleFactory {  
public:  
    // 工厂方法，根据类型创建不同产品  
    static std::unique_ptr<Product> createProduct(const std::string& type) {  
        if (type == "A") {  
            return std::make_unique<ProductA>();  
        } else if (type == "B") {  
            return std::make_unique<ProductB>();  
        }  
        return nullptr; // 返回空指针  
    }  
};  

int main() {  
    // 使用工厂创建不同类型的产品  
    std::unique_ptr<Product> productA = SimpleFactory::createProduct("A");  
    if (productA) {  
        productA->use();  
    }  

    std::unique_ptr<Product> productB = SimpleFactory::createProduct("B");  
    if (productB) {  
        productB->use();  
    }  

    return 0;  
}

代码解析

产品基类 (Product)：定义了一个接口，所有具体产品都需要实现这个接口。
具体产品 (ProductA, ProductB)：实现了基类的接口。
简单工厂 (SimpleFactory)：根据输入字符串类型返回相应的产品实例。
客户端代码：通过简单工厂创建所需产品并使用。

工厂方法模式

工厂方法模式定义了一个接口来创建对象，但让子类决定实例化哪一个类。这样可以将对象的创建逻辑推向子类，保持高内聚、低耦合。

#include <iostream>  
#include <memory>  

// 产品基类  
class Product {  
public:  
    virtual void use() = 0;  
    virtual ~Product() = default;  
};  

// 具体产品 A  
class ProductA : public Product {  
public:  
    void use() override {  
        std::cout << "Using Product A" << std::endl;  
    }  
};  

// 具体产品 B  
class ProductB : public Product {  
public:  
    void use() override {  
        std::cout << "Using Product B" << std::endl;  
    }  
};  

// 工厂基类  
class Factory {  
public:  
    virtual std::unique_ptr<Product> createProduct() = 0; // 工厂方法  
    virtual ~Factory() = default;  
};  

// 具体工厂 A  
class FactoryA : public Factory {  
public:  
    std::unique_ptr<Product> createProduct() override {  
        return std::make_unique<ProductA>(); // 创建产品 A  
    }  
};  

// 具体工厂 B  
class FactoryB : public Factory {  
public:  
    std::unique_ptr<Product> createProduct() override {  
        return std::make_unique<ProductB>(); // 创建产品 B  
    }  
};  

int main() {  
    std::unique_ptr<Factory> factoryA = std::make_unique<FactoryA>();  
    std::unique_ptr<Product> productA = factoryA->createProduct();  
    productA->use();  

    std::unique_ptr<Factory> factoryB = std::make_unique<FactoryB>();  
    std::unique_ptr<Product> productB = factoryB->createProduct();  
    productB->use();  

    return 0;  
}

代码解析

工厂基类 (Factory)：定义工厂方法接口。
具体工厂 (FactoryA, FactoryB)：实现工厂方法，返回不同的产品。
客户端代码：通过具体工厂创建对应的产品并使用。

抽象工厂模式

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，而无需指定它们的具体类。这通常用于需要产品系列中的多个产品的情况。

#include <iostream>  
#include <memory>  

// 产品接口  
class Button {  
public:  
    virtual void paint() = 0;  
    virtual ~Button() = default;  
};  

// 具体产品 A  
class WinButton : public Button {  
public:  
    void paint() override {  
        std::cout << "Rendering a Windows Button." << std::endl;  
    }  
};  

// 具体产品 B  
class MacButton : public Button {  
public:  
    void paint() override {  
        std::cout << "Rendering a Mac Button." << std::endl;  
    }  
};  

// 产品接口  
class Checkbox {  
public:  
    virtual void paint() = 0;  
    virtual ~Checkbox() = default;  
};  

// 具体产品 A  
class WinCheckbox : public Checkbox {  
public:  
    void paint() override {  
        std::cout << "Rendering a Windows Checkbox." << std::endl;  
    }  
};  

// 具体产品 B  
class MacCheckbox : public Checkbox {  
public:  
    void paint() override {  
        std::cout << "Rendering a Mac Checkbox." << std::endl;  
    }  
};  

// 抽象工厂  
class GUIFactory {  
public:  
    virtual std::unique_ptr<Button> createButton() = 0;  
    virtual std::unique_ptr<Checkbox> createCheckbox() = 0;  
    virtual ~GUIFactory() = default;  
};  

// 具体工厂 A  
class WinFactory : public GUIFactory {  
public:  
    std::unique_ptr<Button> createButton() override {  
        return std::make_unique<WinButton>();  
    }  
    std::unique_ptr<Checkbox> createCheckbox() override {  
        return std::make_unique<WinCheckbox>();  
    }  
};  

// 具体工厂 B  
class MacFactory : public GUIFactory {  
public:  
    std::unique_ptr<Button> createButton() override {  
        return std::make_unique<MacButton>();  
    }  
    std::unique_ptr<Checkbox> createCheckbox() override {  
        return std::make_unique<MacCheckbox>();  
    }  
};  

// 客户端代码  
void renderUI(GUIFactory& factory) {  
    auto button = factory.createButton();  
    button->paint();  

    auto checkbox = factory.createCheckbox();  
    checkbox->paint();  
}  

int main() {  
    WinFactory factory;  
    renderUI(factory);  

    MacFactory macFactory;  
    renderUI(macFactory);  

    return 0;  
}