AI 助理
备案控制台
开发者社区 开发与运维 文章 正文

【C++】—— 工厂模式详解

2024-03-15 58
版权
版权声明：
本文内容由阿里云实名注册用户自发贡献，版权归原作者所有，阿里云开发者社区不拥有其著作权，亦不承担相应法律责任。具体规则请查看《 阿里云开发者社区用户服务协议》和 《阿里云开发者社区知识产权保护指引》。如果您发现本社区中有涉嫌抄袭的内容，填写 侵权投诉表单进行举报，一经查实，本社区将立刻删除涉嫌侵权内容。
简介： 【C++】—— 工厂模式详解


（一）工厂模式的特点

1、优势

  • ⼯⼚模式是⼀种创建型设计模式， 它提供了⼀种创建对象的最佳⽅式；
  • 在⼯⼚模式中，我们创建对象时不会对上层暴露创建逻辑，⽽是通过使⽤⼀个共同结构来指向新创建的对象，以此实现创建-使⽤的分离。

2、缺点

尽管工厂模式在许多情况下是一种有用的设计模式，但它也有一些缺点需要考虑：

  • 除了原来的产品类和客户端代码外，还需要定义工厂接口、具体工厂类等额外的类。这可能导致系统变得更加复杂，特别是当需要创建多个不同类型的对象时。

但是尽管工厂模式存在上述缺点，但在许多情况下它仍然是一种有用的设计模式。在实际应用中，我们需要权衡使用工厂模式带来的好处和缺点，并根据具体情况进行选择。

（二）工厂模式分类

工厂模式可以分为三种不同的类型：简单工厂模式、工厂方法模式和抽象工厂模式。

1、简单工厂模式

简单⼯⼚模式实现由⼀个⼯⼚对象通过类型决定创建出来指定产品类的实例。

  • 假设有个⼯⼚能⽣产出⽔果，当客⼾需要产品的时候明确告知⼯⼚⽣产哪类⽔果，⼯⼚需要接收⽤⼾提供的类别信息，当新增产品的时候，⼯⼚内部去添加新产品的⽣产⽅式。

接下来，我们看代码演示：

#include<iostream>
#include <string>
#include <memory>
class Fruit{
    public:
        Fruit(){}
        virtual void show() = 0;
};
class Apple : public Fruit{
    public:
        Apple(){}
        virtual void show(){
            std::cout << "我是一个苹果" << std::endl;
        }
};
class Banana : public Fruit{
    public:
        Banana(){}
        virtual void show(){
            std::cout << "我是一个香蕉" << std::endl;
        }
};
class FruitFactory{
    public:
        static std::shared_ptr<Fruit> create(const std::string &name){
            if(name == "苹果"){
                return std::make_shared<Apple>();
            }
            else if(name == "香蕉"){
                return std::make_shared<Banana>();
            }
            else{
                return std::shared_ptr<Fruit>(); 
            }
        }
};
int main()
{
    std::shared_ptr<Fruit> fruit = FruitFactory::create("苹果");
    fruit->show();
    fruit = FruitFactory::create("香蕉");
    fruit->show();
    return 0;
}

运行结果如下：

【小结】

简单⼯⼚模式：通过参数控制可以⽣产任何产品

优点：

  • 简单粗暴，直观易懂。使⽤⼀个⼯⼚⽣产同⼀等级结构下的任意产品

  缺点：

  • 1. 所有东西⽣产在⼀起，产品太多会导致代码量庞⼤
  • 2. 开闭原则遵循(开放拓展，关闭修改)的不是太好，要新增产品就必须修改⼯⼚⽅法。

2、工厂方法模式

工厂方法模式定义一个创建对象的接口，但将实际的实例化延迟到子类中。每个子类都可以根据需要创建适合自身的对象。

  • 假设现在有A、B 两种产品，则开两个⼯⼚，⼯⼚ A 负责⽣产产品 A，⼯⼚ B 负责⽣产产品 B，⽤⼾只知道产品的⼯⼚名，⽽不知道具体的产品信息，⼯⼚不需要再接收客⼾的产品类别，⽽只负责⽣产产品。

接下来，我们还是看代码演示：

#include<iostream>
#include <string>
#include <memory>
class Fruit{
    public:
        Fruit(){}
        virtual void show() = 0;
};
class Apple : public Fruit{
    public:
        Apple(){}
        virtual void show(){
            std::cout << "我是一个苹果" << std::endl;
        }
};
class Banana : public Fruit{
    public:
        Banana(){}
        virtual void show(){
            std::cout << "我是一个香蕉" << std::endl;
        }
};
//工厂模式方法
class FruitFactory{
    public:
        virtual std::shared_ptr<Fruit> create() = 0;
};
class AppleFactory : public FruitFactory{
    public:
        virtual std::shared_ptr<Fruit> create(){
            return std::make_shared<Apple>();
        }
};
class BananaFactory : public FruitFactory{
    public:
        virtual std::shared_ptr<Fruit> create(){
            return std::make_shared<Banana>();
        }
};
int main()
{
    std::shared_ptr<FruitFactory> factory(new AppleFactory());
    std::shared_ptr<Fruit> fruit = factory->create();
    fruit->show();
    factory.reset(new BananaFactory());
    fruit = factory->create();
    fruit->show();
    return 0;
}

运行结果如下：

【小结】

⼯⼚⽅法：定义⼀个创建对象的接⼝，但是由⼦类来决定创建哪种对象，使⽤多个⼯⼚分别⽣产指定 的固定产品

优点：

  • 1. 减轻了⼯⼚类的负担，将某类产品的⽣产交给指定的⼯⼚来进⾏
  • 2. 开闭原则遵循较好，添加新产品只需要新增产品的⼯⼚即可，不需要修改原先的⼯⼚类

缺点：

  • 对于某种可以形成⼀组产品族的情况处理较为复杂,需要创建⼤量的⼯⼚类

⼯⼚⽅法模式通过引⼊⼯⼚等级结构，解决了简单⼯⼚模式中⼯⼚类职责太重的问题，但由于⼯⼚⽅法模式中的每个⼯⼚只⽣产⼀类产品，可能会导致系统中存在⼤量的⼯⼚类，势必会增加系统的开销。———— 由此就引入了抽象工厂模式。

3、抽象工厂模式

可以考虑将⼀些相关的产品组成⼀个产品族（位于不同产品等级 结构中功能相关联的产品组成的家族），由同⼀个⼯⼚来统⼀⽣产，这就是抽象⼯⼚模式的基本思想。

接下来，我们还是看代码演示：

#include<iostream>
#include <string>
#include <memory>
//产品类一：水果
class Fruit{
    public:
        Fruit(){}
        virtual void show() = 0;
};
class Apple : public Fruit{
    public:
        Apple(){}
        virtual void show(){
            std::cout << "我是一个苹果" << std::endl;
        }
};
class Banana : public Fruit{
    public:
        Banana(){}
        virtual void show(){
            std::cout << "我是一个香蕉" << std::endl;
        }
};
//产品类二：动物
class Animal {
    public:
        virtual void voice() = 0;
};
class Lamp: public Animal {
    public:
        void voice() override { std::cout << "咩咩咩\n"; }
};
class Dog: public Animal {
    public:
        void voice() override { std::cout << "汪汪汪\n"; }
};
class Factory {
    public:
        virtual std::shared_ptr<Fruit> getFruit(const std::string &name) = 0;
        virtual std::shared_ptr<Animal> getAnimal(const std::string &name) = 0;
};
class FruitFactory : public Factory {
    public:
        virtual std::shared_ptr<Animal> getAnimal(const std::string &name) {
            return std::shared_ptr<Animal>();
        }
    virtual std::shared_ptr<Fruit> getFruit(const std::string &name) {
        if (name == "苹果") {
            return std::make_shared<Apple>();
        }else if(name == "⾹蕉") {
            return std::make_shared<Banana>();
        }
        return std::shared_ptr<Fruit>();
    }
};
class AnimalFactory : public Factory {
    public:
        virtual std::shared_ptr<Fruit> getFruit(const std::string &name) {
            return std::shared_ptr<Fruit>();
        }
        virtual std::shared_ptr<Animal> getAnimal(const std::string &name) {
            if (name == "⼩⽺") {
                return std::make_shared<Lamp>();
            }else if(name == "⼩狗") {
                return std::make_shared<Dog>();
            }
            return std::shared_ptr<Animal>();
        }
};
class FactoryProducer {
    public:
        static std::shared_ptr<Factory> getFactory(const std::string &name) {
            if (name == "动物") {
                return std::make_shared<AnimalFactory>();
            }else {
                return std::make_shared<FruitFactory>();
            }   
        }
};
int main()
{
    std::shared_ptr<Factory> fruit_factory = FactoryProducer::getFactory("⽔果");
    std::shared_ptr<Fruit> fruit = fruit_factory->getFruit("苹果");
    fruit->show();
    fruit = fruit_factory->getFruit("⾹蕉");
    fruit->show();
    std::shared_ptr<Factory> animal_factory = FactoryProducer::getFactory("动物");
    std::shared_ptr<Animal> animal = animal_factory->getAnimal("⼩⽺");
    animal->voice();
    animal = animal_factory->getAnimal("⼩狗");
    animal->voice();
    return 0;
}

运行结果如下：

【小结】

抽象⼯⼚：围绕⼀个超级⼯⼚创建其他⼯⼚。每个⽣成的⼯⼚按照⼯⼚模式提供对象。

抽象⼯⼚模式适⽤于⽣产多个⼯⼚系列产品衍⽣的设计模式，增加新的产品等级结构复杂，需要对原有系统进⾏较⼤的修改，甚⾄需要修改抽象层代码，违背了“开闭原则”。

 

（三）总结与回顾

以上便是本文关于工厂模式的全部内容，接下来简单回顾总结下本文都讲到了什么！！！

工厂模式是一种创建型设计模式，旨在封装对象的实例化过程，使得客户端代码与具体类的实例化过程解耦，从而提高代码的可维护性、可扩展性和灵活性；

优势：

  1. 解耦： 工厂模式能够将对象的创建和使用分离，降低了客户端与具体类之间的耦合度。
  2. 可维护性： 当需要修改或扩展具体类时，只需修改工厂类而不影响客户端代码，提高了系统的可维护性。
  3. 扩展性： 可通过增加新的具体工厂和具体产品来扩展系统，符合开闭原则。
  4. 代码复用： 工厂模式促进了代码的复用，因为客户端通过接口或基类与工厂类交互，而不直接与具体类交互。

适用场景：

  1. 对象的创建逻辑复杂： 当对象的创建涉及一系列复杂的步骤或条件判断时，使用工厂模式可以将这些复杂性封装起来。
  2. 需要根据条件动态创建对象： 当需要根据不同条件来创建不同类型的对象时，工厂模式是一个有效的选择。
  3. 系统需要更高的灵活性和可扩展性： 工厂模式允许系统在不修改客户端代码的情况下引入新的产品类和工厂类，提供了系统的可扩展性。

到此，本文的内容全部讲解结束。感谢大家的观看与支持！！！

 

文章标签：
C++
设计模式
关键词：
C++工厂模式
起飞的风筝
目录
相关文章
长梦
|
5月前
|
设计模式 C++
C++一分钟之-设计模式：工厂模式与抽象工厂
【7月更文挑战第14天】设计模式是解决软件设计问题的通用方案。工厂模式与抽象工厂模式是创建型模式，用于对象创建而不暴露创建逻辑。工厂模式推迟实例化到子类，但过度使用会增加复杂性。抽象工厂则创建相关对象族，但过度抽象可能造成不必要的复杂度。两者均应按需使用，确保设计灵活性。代码示例展示了C++中如何实现这两种模式。
长梦
48 3
泡沫o0
|
7月前
|
设计模式 关系型数据库 数据库
【C++ 设计模式 工厂模式对比】深入探索设计模式：工厂方法与抽象工厂的比较与对照
【C++ 设计模式 工厂模式对比】深入探索设计模式：工厂方法与抽象工厂的比较与对照
泡沫o0
78 1
花落已飘
|
7月前
|
设计模式 算法 uml
C++设计模式(工厂模式)
C++设计模式(工厂模式)
花落已飘
110 1
C++设计模式(工厂模式)
二进制怪兽
|
设计模式 Java C++
[学习][笔记]设计模式（基于C/C++实现）＜八＞工厂模式
[学习][笔记]设计模式（基于C/C++实现）＜八＞工厂模式
二进制怪兽
59 0
yum9193-41641
|
C++
【C++提高】 工厂模式
【C++提高】 工厂模式
yum9193-41641
64 0
Mindtechnist
|
设计模式 C++
【设计模式学习笔记】简单工厂模式、工厂模式、抽象工厂模式案例详解（C++实现）
【设计模式学习笔记】简单工厂模式、工厂模式、抽象工厂模式案例详解（C++实现）
Mindtechnist
347 0
【设计模式学习笔记】简单工厂模式、工厂模式、抽象工厂模式案例详解（C++实现）
二进制怪兽
|
设计模式 Java C++
[学习][笔记]设计模式（基于C/C++实现）＜八＞工厂模式
设计模式（基于C/C++实现）＜八＞工厂模式
二进制怪兽
207 0
[学习][笔记]设计模式（基于C/C++实现）＜八＞工厂模式
一颗小树x
|
C++
C++ 工厂模式 分析和总结
用一个单独的类来做创建实例的过程，是工厂；用工厂方法代替new操作的一种模式；工厂模式就相当于创建实例对象的new，我们经常要根据类Class生成实例对象。 分类：简单工厂模式、工厂方法模式、抽象工厂模式。
一颗小树x
2124 0
重庆八怪
|
C++
C++设计模式创建型工厂模式
工厂模式中使用了多态的原理，来将具体实现和接口进行有效的解耦合，符合开闭原则和依赖倒置原则 需要新加功能的时候不需要对原有代码进行修改。 抽象类human和抽象类factory就是调用接口，而实际的生产过程通过factory的子类(如boyfactory)来new...
重庆八怪
974 0
shy丶gril
|
C++
C++设计模式之1-工厂模式
shy丶gril
1963 0