工厂模式在C++中通过虚函数和多态解耦对象创建与使用，支持扩展而不修改原有代码；核心是抽象产品、抽象工厂及具体实现，配合智能指针管理生命周期。
工厂模式在C++中主要用于解耦对象的创建与使用，让类的实例化延迟到子类（工厂方法）或独立工厂类（简单/抽象工厂）中完成。核心是用虚函数+多态替代硬编码的 new，提升可扩展性和可维护性。
工厂方法模式：定义创建接口，由子类决定实例化哪个类
适用于产品族固定、但具体产品类型可能扩展的场景。比如日志系统支持 FileLogger、ConsoleLogger，后续要加 NetworkLogger，不改原有代码就能接入。
- 定义抽象产品基类（如 Logger），含纯虚接口（如 write()）
- 声明抽象工厂基类（如 LoggerFactory），含纯虚创建函数（如 createLogger()）
- 每个具体产品（FileLogger）实现产品接口；每个具体工厂（FileLoggerFactory）重写创建函数，返回对应产品实例
- 客户端只依赖抽象工厂和抽象产品，运行时传入具体工厂子类，自动获得对应产品对象
代码示例：轻量级工厂方法实现
以下为可直接编译运行的最小可行版本：
#include <iostream>
#include <memory>
// 抽象产品
struct Logger {
virtual ~Logger() = default;
virtual void write(const std::string& msg) = 0;
};
// 具体产品
struct ConsoleLogger : Logger {
void write(const std::string& msg) override {
std::cout << "[CONSOLE] " << msg << '\n';
}
};
struct FileLogger : Logger {
void write(const std::string& msg) override {
std::cout << "[FILE] " << msg << '\n'; // 简化，实际写文件
}
};
// 抽象工厂
struct LoggerFactory {
virtual ~LoggerFactory() = default;
virtual std::unique_ptr<Logger> createLogger() = 0;
};
// 具体工厂
struct ConsoleLoggerFactory : LoggerFactory {
std::unique_ptr<Logger> createLogger() override {
return std::make_unique<ConsoleLogger>();
}
};
struct FileLoggerFactory : LoggerFactory {
std::unique_ptr<Logger> createLogger() override {
return std::make_unique<FileLogger>();
}
};
// 客户端使用（完全不感知具体类型）
void useLogger(std::unique_ptr<LoggerFactory> factory) {
auto logger = factory->createLogger();
logger->write("Application started.");
}
int main() {
useLogger(std::make_unique<ConsoleLoggerFactory>());
useLogger(std::make_unique<FileLoggerFactory>());
}
重构要点：从硬编码 new 到工厂方法
原始写法往往类似 auto log = new ConsoleLogger();，问题明显：耦合严重、难测试、新增类型要改多处。重构分三步走：
立即学习“C++免费学习笔记（深入）”；
- 抽出公共接口（Logger），把 new 操作封装进工厂类的虚函数中
- 用智能指针（std::unique_ptr）管理生命周期，避免裸指针和内存泄漏
- 工厂对象本身也通过多态传递（如函数参数或成员变量），而非在内部 new 工厂
何时选工厂方法？几个实用判断
不是所有 new 都要工厂化。优先考虑以下情况：
- 同一段逻辑需在不同环境下创建不同子类对象（如调试 vs 发布日志）
- 产品类构造参数复杂，或需统一初始化流程（工厂内集中处理）
- 单元测试需要 mock 依赖对象（工厂可注入 mock 工厂）
- 框架设计中预留扩展点，允许用户继承工厂添加自定义产品
基本上就这些。工厂方法不复杂但容易忽略生命周期管理和接口粒度——产品接口别过大，工厂职责别过重，保持单一、可测、易替换。
