Google C++每周贴士 #42: 工厂函数优于初始化方法

（原文链接：https://abseil.io/tips/42 译者：[email protected]）

每周贴士 #42: 工厂函数优于初始化方法

• 最初发布于2013-05-10
• 作者：Geoffrey Romer ([email protected])
• 校订于2017-12-21

“The man who builds a factory builds a temple; the man who works there worships there, and to each is due, not scorn and blame, but reverence and praise.” – Calvin Coolidge
（译者注：译者文学水平太洼，起兴部分保留原文。欢迎在评论区提出翻译建议）

在禁用异常的环境里（比如Google），C++的构造函数事实上必须成功，因为它们没有办法向调用者报告失败。当然，你可以用abort()，但那会让整个程序崩溃，在产品代码中一般不可接受。

如果你的类初始化逻辑不能避免失败的可能，一个常见的办法是在类中定义一个初始化方法（也被称作"init method"）。它执行任何可能失败的初始化操作，并以返回值来表示失败（或成功，译者注）。这里有个假定：用户会在对象被构造后立即调用初始化方法；如果初始化失败，用户会立即销毁对象。然而，这个假定常常不会被写入文档，更别提遵守了。用户很容易在初始化之前或初始化失败后调用别的方法。有些类甚至会鼓励这种行为。例如，在初始化之前提供方法配置对象，或者在初始化失败后提供方法从对象中读取错误信息。

这种设计要求一个类维护至少两种（常常是三种）用户可见的状态：已初始化（初始化成功，译者注），未初始化，和初始化失败。做这样的设计需要遵守很多规程：类的每个方法都要指明在哪些状态下可以被调用，而且用户必须遵守这些规则。如果（设计类时，译者注）不遵守这个规程，那么客户端开发者很可能会写出碰巧能工作的代码，不管你本来期望支持何种调用范式。当这种情况开始出现后，（你的类，译者注）可维护性会骤然下降，因为一旦客户端（在调用初始化方法前）以某种顺序调用了一些方法，客户端事实上就已经依赖于这个调用顺序了，类的实现只能对其一直保持兼容。结果是，你的实现成为了你的接口。（参阅海勒姆法则。）

幸运的是，有个简单的备选方案没有这些坑：提供一个工厂函数，创建和初始化对象，以指针或absl::optional返回对象（参阅TotW #123），返回空值（null）表示失败。这里有个使用unique_ptr<>的小例子：

// foo.h
class Foo {
 public:
  // 工厂方法：创建并返回一个Foo。
  // 失败时返回null
  static std::unique_ptr<Foo> Create();

  // Foo不支持复制
  Foo(const Foo&) = delete;
  Foo& operator=(const Foo&) = delete;

 private:
  // 客户端不能直接调用构造函数。
  Foo();
};

// foo.c
std::unique_ptr<Foo> Foo::Create() {
  // 注：因为Foo的构造函数是私有的（private），我们只能用new。
  return absl::WrapUnique(new Foo());
}

在很多情况下，这种模式两全其美：工厂函数Foo::Create()只暴露出完全初始化的对象（与构造函数相似），但它还能指示失败（与初始化方法相似）。工厂函数的另一个优势是，它们可以生成返回值类型子类的对象（返回值类型为absl::optional时不适用）。这可以让你在不改变用户代码的前提下更换实现方式，甚至根据用户输入动态选择实现类型。

这种方式主要的缺点是，它会返回指针指向堆上的对象，因此不适用于期望其在栈上工作的“值”类型（如Point、Timestamp、Duration等，译者注）。不过话又说回来了，这样的类型通常一开始就不需要复杂的初始化操作。当派生类构造函数需要初始化其基类时，工厂函数也不适用。因此有时候初始化方法作为基类的保护（protected）成员也还是必须的。当然了，公有（public）API仍然可以使用工厂函数。