c++工厂模式

介绍

前文初始篇C++ 深入浅出工厂模式（初始篇），主要阐述了简单工厂模式、工厂方法模式和抽象工厂模式的结构、特点和缺陷等。以上三种方式，在新增产品时，要么修改工厂类，要么需新增具体的工厂类，说明工厂类的封装性还不够好。

本文进阶篇，主要是将工厂类的封装性提高，达到新增产品时，也不需要修改工厂类，不需要新增具体的工厂类。封装性高的工厂类特点是扩展性高、复用性也高。

模板工厂

针对工厂方法模式封装成模板工厂类，那么这样在新增产品时，是不需要新增具体的工厂类，减少了代码的编写量。

UML图：

模板工厂代码：

• Shoes和Clothe，分别为鞋子和衣服的抽象类（基类）
• NiKeShoes和UniqloClothe，分别为耐克鞋子和优衣库衣服具体产品类。

// 基类 鞋子
class Shoes
{
public:
    virtual void Show() = 0;
    virtual ~Shoes() {}
};

// 耐克鞋子
class NiKeShoes : public Shoes
{
public:
    void Show()
    {
        std::cout << "我是耐克球鞋，我的广告语：Just do it" << std::endl;
    }
};

// 基类 衣服
class Clothe
{
public:
    virtual void Show() = 0;
    virtual ~Clothe() {}
};

// 优衣库衣服
class UniqloClothe : public Clothe
{
public:
    void Show()
    {
        std::cout << "我是优衣库衣服，我的广告语：I am Uniqlo" << std::endl;
    }
};

• AbstractFactory为抽象模板工厂类，其中模板参数：AbstractProduct_t 产品抽象类，如Shoes、Clothe
• ConcreteFactory为具体模板工厂类，其中模板参数：AbstractProduct_t 产品抽象类（如Shoes、Clothe），ConcreteProduct_t 产品具体类（如NiKeShoes、UniqloClothe）

// 抽象模板工厂类
// 模板参数：AbstractProduct_t 产品抽象类
template
class AbstractFactory
{
public:
    virtual AbstractProduct_t *CreateProduct() = 0;
    virtual ~AbstractFactory() {}
};

// 具体模板工厂类
// 模板参数：AbstractProduct_t 产品抽象类，ConcreteProduct_t 产品具体类
template
class ConcreteFactory : public AbstractFactory
{
public:
    AbstractProduct_t *CreateProduct()
    {
        return new ConcreteProduct_t();
    }
};

• main函数，根据不同类型的产品，构造对应的产品的工厂对象，便可通过对应产品的工厂对象创建具体的产品对象。

int main()
{
    // 构造耐克鞋的工厂对象
    ConcreteFactory nikeFactory;
    // 创建耐克鞋对象
    Shoes *pNiKeShoes = nikeFactory.CreateProduct();
    // 打印耐克鞋广告语
    pNiKeShoes->Show();

    // 构造优衣库衣服的工厂对象
    ConcreteFactory uniqloFactory;
    // 创建优衣库衣服对象
    Clothe *pUniqloClothe = uniqloFactory.CreateProduct();
    // 打印优衣库广告语
    pUniqloClothe->Show();

    // 释放资源
    delete pNiKeShoes;
    pNiKeShoes = NULL;

    delete pUniqloClothe;
    pUniqloClothe = NULL;

    return 0;
}

• 输出结果：

[root@lincoding factory]# ./templateFactory 
我是耐克球鞋，我的广告语：Just do it
我是优衣库衣服，我的广告语：I am Uniqlo

---

产品注册模板类+单例工厂模板类

前面的模板工厂虽然在新增产品的时候，不需要新增具体的工厂类，但是缺少一个可以统一随时随地获取指定的产品对象的类。

还有改进的空间，我们可以把产品注册的对象用std::map的方式保存，通过key-valve的方式可以轻松简单的获取对应的产品对象实例。

实现大致思路：

• 把产品注册的功能封装成产品注册模板类。注册的产品对象保存在工厂模板类的std::map，便于产品对象的获取。

• 把获取产品对象的功能封装成工厂模板类。为了能随时随地获取指定产品对象，则把工厂设计成单例模式。

UML图：

产品注册模板类+单例工厂模板类：

• IProductRegistrar为产品注册抽象类，模板参数 ProductType_t 表示的类是产品抽象类（如Shoes、Clothe）。提供了产品对象创建的纯虚函数CreateProduct。
• ProductFactory为工厂模板类，模板参数 ProductType_t 表示的类是产品抽象类（如Shoes、Clothe）。用于保存注册产品对象到std::map中和获取对应的产品对象。
• ProductRegistrar为产品注册模板类，模板参数 ProductType_t 表示的类是产品抽象类（如Shoes、Clothe），ProductImpl_t 表示的类是具体产品（如NikeShoes、UniqloClothe）。用于注册产品到工厂类和创建产品实例对象。

表示的类是具体产品（如NikeShoes、UniqloClothe）。用于注册产品到工厂类和创建产品实例对象。
// 基类，产品注册模板接口类
// 模板参数 ProductType_t 表示的类是产品抽象类
template
class IProductRegistrar
{
public:
   // 获取产品对象抽象接口
   virtual ProductType_t *CreateProduct() = 0;

protected:
   // 禁止外部构造和虚构, 子类的"内部"的其他函数可以调用
   IProductRegistrar() {}
   virtual ~IProductRegistrar() {}

private:
   // 禁止外部拷贝和赋值操作
   IProductRegistrar(const IProductRegistrar &);
   const IProductRegistrar &operator=(const IProductRegistrar &);
};

// 工厂模板类，用于获取和注册产品对象
// 模板参数 ProductType_t 表示的类是产品抽象类
template
class ProductFactory
{
public:
   // 获取工厂单例，工厂的实例是唯一的
   static ProductFactory &Instance()
   {
      static ProductFactory instance;
      return instance;
   }

   // 产品注册
   void RegisterProduct(IProductRegistrar *registrar, std::string name)
   {
      m_ProductRegistry[name] = registrar;
   }

   // 根据名字name，获取对应具体的产品对象
   ProductType_t *GetProduct(std::string name)
   {
      // 从map找到已经注册过的产品，并返回产品对象
      if (m_ProductRegistry.find(name) != m_ProductRegistry.end())
      {
         return m_ProductRegistry[name]->CreateProduct();
      }

      // 未注册的产品，则报错未找到
      std::cout << "No product found for " << name << std::endl;

      return NULL;
   }

private:
   // 禁止外部构造和虚构
   ProductFactory() {}
   ~ProductFactory() {}

   // 禁止外部拷贝和赋值操作
   ProductFactory(const ProductFactory &);
   const ProductFactory &operator=(const ProductFactory &);

   // 保存注册过的产品，key:产品名字 , value:产品类型
   std::map *> m_ProductRegistry;
};

// 产品注册模板类，用于创建具体产品和从工厂里注册产品
// 模板参数 ProductType_t 表示的类是产品抽象类（基类），ProductImpl_t 表示的类是具体产品（产品种类的子类）
template
class ProductRegistrar : public IProductRegistrar
{
public:
   // 构造函数，用于注册产品到工厂，只能显示调用
   explicit ProductRegistrar(std::string name)
   {
      // 通过工厂单例把产品注册到工厂
      ProductFactory::Instance().RegisterProduct(this, name);
   }

   // 创建具体产品对象指针
   ProductType_t *CreateProduct()
   {
      return new ProductImpl_t();
   }
};

• main函数，通过ProductRegistrar注册各种不同类型产品，在统一由ProductFactory单例工厂获取指定的产品对象。

int main()
{
   // ========================== 生产耐克球鞋过程 ===========================//
   // 注册产品种类为Shoes（基类），产品为NiKe（子类）到工厂，产品名为nike
   ProductRegistrar nikeShoes("nike");
   // 从工厂获取产品种类为Shoes，名称为nike的产品对象
   Shoes *pNiKeShoes = ProductFactory::Instance().GetProduct("nike");
   // 显示产品的广告语
   pNiKeShoes->Show();
   // 释放资源
   if (pNiKeShoes)
   {
      delete pNiKeShoes;
   }

   // ========================== 生产优衣库衣服过程 ===========================//
   // 注册产品种类为Clothe（基类），产品为UniqloClothe（子类）到工厂，产品名为uniqlo
   ProductRegistrar adidasShoes("uniqlo");
   // 从工厂获取产品种类为Shoes，名称为adidas的产品对象
   Clothe *pUniqloClothe = ProductFactory::Instance().GetProduct("uniqlo");
   // 显示产品的广告语
   pUniqloClothe->Show();
   // 释放资源
   if (pUniqloClothe)
   {
      delete pUniqloClothe;
   }

   return 0;
}

• 输出结果：

[root@lincoding factory]# ./singleFactory 
我是耐克球鞋，我的广告语：Just do it
我是优衣库衣服，我的广告语：I am Uniqlo