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c++中如何实现简单工厂模式_c++工厂模式代码实现

穿越時空

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发布时间:2026-01-08 12:30:02

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来源于php中文网

原创

简单工厂不是GoF 23种设计模式之一,而是封装对象创建逻辑的编程习惯;其C++实现核心是用static函数+智能指针(如std::unique_ptr)根据参数返回子类对象,避免裸指针、硬编码类型和手动内存管理,并须声明虚析构函数确保安全销毁。

c++中如何实现简单工厂模式_c++工厂模式代码实现

简单工厂不是设计模式,但它是工厂模式的起点

严格来说,简单工厂 并不在 GoF 23 种设计模式之列,它只是一个“编程习惯”或“封装创建逻辑的技巧”。但它常被当作学习 工厂方法抽象工厂 的跳板。C++ 中实现它的核心是:用一个独立函数或静态方法,根据参数返回不同子类对象的指针(通常是 std::unique_ptrstd::shared_ptr),避免在业务代码里直接 new 具体类型。

用 static 成员函数 + 智能指针实现最简可行版

关键点不是“多高级”,而是“不暴露 new、不硬编码类型、能统一管理生命周期”。下面是最常用且安全的做法:

#include 
#include 
#include 

class Product { public: virtual ~Product() = default; virtual void operation() const = 0; };

class ConcreteProductA : public Product { public: void operation() const override { / ... / } };

class ConcreteProductB : public Product { public: void operation() const override { / ... / } };

class SimpleFactory { public: static std::unique_ptr create(const std::string& type) { if (type == "A") { return std::make_unique(); } else if (type == "B") { return std::make_unique(); } else { throw std::invalid_argument("Unknown product type: " + type); } } };

使用时只需:auto p = SimpleFactory::create("A"); —— 调用方完全不知道 ConcreteProductA 的存在,也不负责 delete

  • std::unique_ptr 是首选:语义清晰(独占所有权)、无引用计数开销
  • 不要返回裸指针(Product*):容易引发内存泄漏或误删
  • 参数建议用 const std::string& 而非 const char*:避免空指针和编码歧义
  • 错误处理必须有:否则调用方无法感知非法输入,可能返回空指针导致崩溃

为什么不用 switch?以及 enum 版本更安全的场景

字符串判断在编译期不可检查,运行时才报错。如果产品类型固定且数量少,用 enum 更可靠:

立即学习C++免费学习笔记(深入)”;

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enum class ProductType { A, B };

class SimpleFactory { public: static std::unique_ptr create(ProductType type) { switch (type) { case ProductType::A: return std::make_unique(); case ProductType::B: return std::make_unique(); default: throw std::invalid_argument("Unknown enum value"); } } };

好处是显而易见的:

  • 编译器能检查是否覆盖所有枚举值(开启 -Wswitch-enum/we4061
  • 没有字符串比较开销,性能略优
  • IDE 可以自动补全,不易拼错
  • 适合配置由代码驱动(而非外部 JSON/INI)的场景

容易踩的坑:继承体系没写虚析构函数

这是 C++ 工厂模式中最隐蔽也最致命的问题。如果基类 Product 的析构函数不是 virtual,那么通过 Product*std::unique_ptr 删除对象时,ConcreteProductA 的析构函数根本不会被调用 —— 导致资源泄漏(比如文件句柄、内存池分配的内存等)。

务必确认:

  • Product 类中声明了 virtual ~Product() = default;(或自定义虚析构函数)
  • 所有派生类析构函数会自动成为虚函数,无需重复加 virtual
  • 即使派生类没有资源要清理,也不能省略基类的虚析构

工厂本身不复杂,难的是让整个继承链和生命周期管理真正安全。一旦漏掉虚析构,调试起来往往表现为“看起来正常,但内存缓慢增长”或“析构时崩溃”,而且问题不在工厂代码里,而在使用者对多态销毁的理解上。

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