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C++ 抽象工厂模式详解

news 来源：原创 2025/5/7 10:22:00

抽象工厂模式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独立工厂，而不需要指定它们的具体类。

概念解析

抽象工厂模式的核心思想是：

提供一个接口用于创建相关或依赖对象的家族，而不需要明确指定具体类
将对象的创建与使用分离
支持产品家族的创建，确保创建的产品是兼容的

主要组成部分

抽象工厂（Abstract Factory）：声明创建抽象产品对象的接口

具体工厂（Concrete Factory）：实现创建具体产品对象的操作

抽象产品（Abstract Product）：为一类产品对象声明接口

具体产品（Concrete Product）：定义具体工厂创建的产品对象，实现抽象产品接口

客户端（Client）：仅使用由抽象工厂和抽象产品类声明的接口

代码示例

#include <iostream>
#include <memory>
#include <string>// 抽象产品A：按钮接口
class Button {
public:virtual void render() = 0;virtual void onClick() = 0;virtual ~Button() = default;
};// 抽象产品B：复选框接口
class CheckBox {
public:virtual void render() = 0;virtual void onCheck() = 0;virtual ~CheckBox() = default;
};// 具体产品A1：Windows按钮
class WindowsButton : public Button {
public:void render() override {std::cout << "渲染一个Windows风格的按钮" << std::endl;}void onClick() override {std::cout << "Windows按钮点击事件处理" << std::endl;}
};// 具体产品A2：MacOS按钮
class MacOSButton : public Button {
public:void render() override {std::cout << "渲染一个MacOS风格的按钮" << std::endl;}void onClick() override {std::cout << "MacOS按钮点击事件处理" << std::endl;}
};// 具体产品B1：Windows复选框
class WindowsCheckBox : public CheckBox {
public:void render() override {std::cout << "渲染一个Windows风格的复选框" << std::endl;}void onCheck() override {std::cout << "Windows复选框选中事件处理" << std::endl;}
};// 具体产品B2：MacOS复选框
class MacOSCheckBox : public CheckBox {
public:void render() override {std::cout << "渲染一个MacOS风格的复选框" << std::endl;}void onCheck() override {std::cout << "MacOS复选框选中事件处理" << std::endl;}
};// 抽象工厂接口
class GUIFactory {
public:virtual std::unique_ptr<Button> createButton() = 0;virtual std::unique_ptr<CheckBox> createCheckBox() = 0;virtual ~GUIFactory() = default;
};// 具体工厂1：Windows工厂
class WindowsFactory : public GUIFactory {
public:std::unique_ptr<Button> createButton() override {return std::make_unique<WindowsButton>();}std::unique_ptr<CheckBox> createCheckBox() override {return std::make_unique<WindowsCheckBox>();}
};// 具体工厂2：MacOS工厂
class MacOSFactory : public GUIFactory {
public:std::unique_ptr<Button> createButton() override {return std::make_unique<MacOSButton>();}std::unique_ptr<CheckBox> createCheckBox() override {return std::make_unique<MacOSCheckBox>();}
};// 客户端代码
class Application {
private:std::unique_ptr<GUIFactory> factory_;std::unique_ptr<Button> button_;std::unique_ptr<CheckBox> checkbox_;public:// 构造函数接收一个抽象工厂explicit Application(std::unique_ptr<GUIFactory> factory) : factory_(std::move(factory)) {}// 创建UI组件void createUI() {button_ = factory_->createButton();checkbox_ = factory_->createCheckBox();}// 渲染UIvoid render() {if (button_ && checkbox_) {button_->render();checkbox_->render();}}// 模拟用户交互void simulateUserActions() {if (button_ && checkbox_) {button_->onClick();checkbox_->onCheck();}}
};// 根据配置创建适当的工厂
std::unique_ptr<GUIFactory> createFactory(const std::string& os_type) {if (os_type == "Windows") {return std::make_unique<WindowsFactory>();} else if (os_type == "MacOS") {return std::make_unique<MacOSFactory>();}throw std::runtime_error("未知的操作系统类型");
}int main() {std::cout << "请选择操作系统类型 (Windows/MacOS): ";std::string os_type;std::cin >> os_type;try {// 创建对应操作系统的工厂auto factory = createFactory(os_type);// 创建应用并配置工厂Application app(std::move(factory));// 创建UIapp.createUI();// 渲染UIapp.render();// 模拟用户交互app.simulateUserActions();} catch (const std::exception& e) {std::cerr << "错误: " << e.what() << std::endl;return 1;}return 0;
}