工厂模式是一种创建型设计模式，用于封装对象的创建过程。其核心在于定义一个工厂接口和多个具体工厂类，每个具体工厂负责实例化特定类型的产品；产品通过抽象类或接口定义，具体产品实现该接口。客户端代码通过工厂接口创建对象，无需了解具体实现细节。应用场景包括：1. 创建逻辑复杂时封装初始化步骤；2. 需要灵活切换对象类型时根据条件选择不同工厂；3. 隐藏创建细节以降低耦合度；4. 遵循开闭原则便于扩展新产品。工厂模式与抽象工厂的区别在于前者创建单一对象，后者创建一组相关对象。为避免内存泄漏，可使用智能指针、确保工厂释放对象或采用raii机制管理资源。
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接口，但允许子类决定实例化哪个类。简单来说，就是把对象的创建过程封装起来，让客户端代码只需要关心“我需要什么”，而不需要关心“怎么创建”。
解决方案
c++ 中实现工厂模式，核心在于定义一个工厂接口（抽象类），以及一个或多个具体的工厂类。每个具体工厂类负责创建特定类型的对象。
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定义产品接口（抽象类）： 这是所有将被创建的对象的基类或接口。
class Product { public: virtual ~Product() {} virtual void use() = 0; // 纯虚函数，强制子类实现 }; -
定义具体产品类： 这些类实现 Product 接口，是实际被创建的对象。
class ConcreteProductA : public Product { public: void use() override { std::cout << "Using ConcreteProductA" << std::endl; } }; class ConcreteProductB : public Product { public: void use() override { std::cout << "Using ConcreteProductB" << std::endl; } }; -
定义工厂接口（抽象类）： 声明一个创建 Product 对象的抽象方法。
class Factory { public: virtual ~Factory() {} virtual Product* createProduct() = 0; // 纯虚函数 }; -
定义具体工厂类： 实现 Factory 接口，负责创建特定类型的 Product 对象。
class ConcreteFactoryA : public Factory { public: Product* createProduct() override { return new ConcreteProductA(); } }; class ConcreteFactoryB : public Factory { public: Product* createProduct() override { return new ConcreteProductB(); } }; -
客户端代码： 使用工厂来创建对象，而无需知道具体类的细节。
int main() { Factory* factoryA = new ConcreteFactoryA(); Product* productA = factoryA->createProduct(); productA->use(); // 输出: Using ConcreteProductA Factory* factoryB = new ConcreteFactoryB(); Product* productB = factoryB->createProduct(); productB->use(); // 输出: Using ConcreteProductB delete productA; delete factoryA; delete productB; delete factoryB; return 0; }
何时应该使用工厂模式？
工厂模式并非万能药。 它最适合以下场景：
- 创建对象的逻辑复杂： 如果对象的创建涉及复杂的依赖关系、配置或初始化步骤，工厂模式可以将这些复杂性封装起来。
- 需要灵活地切换对象类型： 如果需要在运行时根据不同的条件创建不同的对象，工厂模式可以提供这种灵活性。例如，根据配置文件或者用户输入来选择创建哪个具体的产品类。
- 隐藏对象的创建细节： 客户端代码只需要知道工厂接口，而不需要知道具体类的实现细节。这可以降低耦合度，提高代码的可维护性。
- 遵循开闭原则： 当需要添加新的产品类型时，只需要添加新的具体产品类和具体工厂类，而不需要修改现有的代码。
工厂模式与抽象工厂模式的区别是什么？
初学设计模式时，很容易将工厂模式和抽象工厂模式混淆。 简单来说，工厂模式负责创建单个对象，而抽象工厂模式负责创建一组相关的对象。
想象一下，你要开一家电脑配件店。
- 工厂模式： 相当于你有一个专门生产 CPU 的工厂，另一个专门生产内存的工厂。每个工厂只负责生产一种类型的配件。
- 抽象工厂模式： 相当于你有一个专门生产 Intel 平台的电脑配件工厂，另一个专门生产 AMD 平台的电脑配件工厂。每个工厂负责生产一套完整的、相互兼容的配件。
抽象工厂模式通常包含多个工厂方法，每个工厂方法负责创建一种类型的对象。 这些对象通常属于同一个产品族，并且彼此之间存在依赖关系。
如何避免工厂模式中的内存泄漏？
C++ 中手动管理内存是工厂模式中需要特别注意的地方。 上面的例子中，我们使用了 new 创建对象，这意味着我们需要手动 delete 释放内存。
以下是一些避免内存泄漏的策略：
- 使用智能指针： std::unique_ptr 和 std::shared_ptr 可以自动管理对象的生命周期，避免忘记释放内存。 例如，可以将 createProduct() 方法的返回值类型改为 std::unique_ptr
。 - 确保工厂负责释放对象： 如果工厂负责创建对象，也应该负责释放对象。 可以提供一个 destroyProduct() 方法，用于释放由工厂创建的对象。
- 使用 RAII (Resource Acquisition Is Initialization)： 将资源的获取和释放与对象的生命周期绑定在一起。 例如，可以创建一个专门用于管理 Product 对象生命周期的类。
修改后的示例，使用智能指针：
#include <memory> class Factory { public: virtual ~Factory() {} virtual std::unique_ptr<Product> createProduct() = 0; }; class ConcreteFactoryA : public Factory { public: std::unique_ptr<Product> createProduct() override { return std::make_unique<ConcreteProductA>(); } }; int main() { ConcreteFactoryA factory; std::unique_ptr<Product> product = factory.createProduct(); product->use(); // 使用 product // product 会在离开作用域时自动被销毁，无需手动 delete return 0; }
使用智能指针能显著简化内存管理，降低出错的可能性。
