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「C/C++」C++设计模式之抽象工厂模式（Abstract Factory）

article 2024/10/31 9:54:17

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C++中抽象工厂模式（Abstract Factory）详解

一、引言

在面向对象编程中，设计模式是解决问题的最佳实践。抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）是一种创建型设计模式，它提供了一种方式来封装一组具有共同主题的单个工厂，而不需要指定它们的具体类。该模式允许客户端使用抽象的接口来创建一系列相关或依赖的对象，而无需关心具体的实现细节。本文将详细介绍C++中的抽象工厂模式，包括其定义、结构、优点、缺点以及应用场景。

二、定义

抽象工厂模式定义了一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口，而无需指定它们具体的类。该模式主要由四个部分组成：抽象工厂、具体工厂、抽象产品和具体产品。

抽象工厂（Abstract Factory）：声明一个用于创建对象的接口。
具体工厂（Concrete Factory）：实现抽象工厂接口，创建具体产品的实例。
抽象产品（Abstract Product）：声明产品的接口。
具体产品（Concrete Product）：实现抽象产品接口，是具体工厂创建的对象。

三、结构

以下是抽象工厂模式的典型结构：

// 抽象产品：汽车
class Car {
public:
    virtual void drive() = 0;
    virtual ~Car() {}
};

// 具体产品：SUV
class SUV : public Car {
public:
    void drive() override {
        std::cout << "Driving SUV car." << std::endl;
    }
};

// 具体产品：轿车
class Sedan : public Car {
public:
    void drive() override {
        std::cout << "Driving sedan car." << std::endl;
    }
};

// 抽象产品：手机
class Phone {
public:
    virtual void call() = 0;
    virtual ~Phone() {}
};

// 具体产品：安卓手机
class AndroidPhone : public Phone {
public:
    void call() override {
        std::cout << "Making a call with Android phone." << std::endl;
    }
};

// 具体产品：苹果手机
class IPhone : public Phone {
public:
    void call() override {
        std::cout << "Making a call with iPhone." << std::endl;
    }
};

// 抽象工厂
class AbstractFactory {
public:
    virtual Car* createCar() = 0;
    virtual Phone* createPhone() = 0;
    virtual ~AbstractFactory() {}
};

// 具体工厂1：生产SUV和安卓手机
class ConcreteFactory1 : public AbstractFactory {
public:
    Car* createCar() override {
        return new SUV();
    }
    Phone* createPhone() override {
        return new AndroidPhone();
    }
};

// 具体工厂2：生产轿车和苹果手机
class ConcreteFactory2 : public AbstractFactory {
public:
    Car* createCar() override {
        return new Sedan();
    }
    Phone* createPhone() override {
        return new IPhone();
    }
};

四、使用示例

以下是如何使用抽象工厂模式的示例代码：

int main() {
    // 使用具体工厂1创建SUV和安卓手机
    AbstractFactory* factory1 = new ConcreteFactory1();
    Car* suv = factory1->createCar();
    Phone* androidPhone = factory1->createPhone();
    
    suv->drive();
    androidPhone->call();
    
    delete suv;
    delete androidPhone;
    delete factory1;
    
    // 使用具体工厂2创建轿车和苹果手机
    AbstractFactory* factory2 = new ConcreteFactory2();
    Car* sedan = factory2->createCar();
    Phone* iPhone = factory2->createPhone();
    
    sedan->drive();
    iPhone->call();
    
    delete sedan;
    delete iPhone;
    delete factory2;
    
    return 0;
}