C++ 设计模式-抽象工厂

C++中的抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）是一种创建型设计模式，它提供了一个接口，用来创建一系列相关或相互依赖的对象，而无需指定它们具体的类。通过抽象工厂模式，客户端可以通过工厂接口获取一系列产品的实例，而不需要知道它们的具体类。

抽象工厂模式的结构

1. AbstractFactory（抽象工厂）：声明了创建抽象产品的方法。
2. ConcreteFactory（具体工厂）：实现了创建具体产品的方法。
3. AbstractProduct（抽象产品）：为每种产品声明一个接口。
4. ConcreteProduct（具体产品）：实现了抽象产品接口的具体产品。
5. Client（客户端）：只依赖于抽象工厂和抽象产品，而无需了解具体类。

示例代码

假设我们在设计一个UI框架，要支持不同操作系统（Windows和Mac）的UI元素。

1. 定义抽象产品

// 抽象按钮类
class Button {
public:
    virtual void render() = 0;
    virtual ~Button() = default;
};

// 抽象复选框类
class Checkbox {
public:
    virtual void render() = 0;
    virtual ~Checkbox() = default;
};

2. 定义具体产品

// 具体Windows按钮类
class WindowsButton : public Button {
public:
    void render() override {
        std::cout << "Rendering Windows Button" << std::endl;
    }
};

// 具体Windows复选框类
class WindowsCheckbox : public Checkbox {
public:
    void render() override {
        std::cout << "Rendering Windows Checkbox" << std::endl;
    }
};

// 具体Mac按钮类
class MacButton : public Button {
public:
    void render() override {
        std::cout << "Rendering Mac Button" << std::endl;
    }
};

// 具体Mac复选框类
class MacCheckbox : public Checkbox {
public:
    void render() override {
        std::cout << "Rendering Mac Checkbox" << std::endl;
    }
};

3. 定义抽象工厂

class GUIFactory {
public:
    virtual Button* createButton() = 0;
    virtual Checkbox* createCheckbox() = 0;
    virtual ~GUIFactory() = default;
};

4. 定义具体工厂

// Windows工厂
class WindowsFactory : public GUIFactory {
public:
    Button* createButton() override {
        return new WindowsButton();
    }

    Checkbox* createCheckbox() override {
        return new WindowsCheckbox();
    }
};

// Mac工厂
class MacFactory : public GUIFactory {
public:
    Button* createButton() override {
        return new MacButton();
    }

    Checkbox* createCheckbox() override {
        return new MacCheckbox();
    }
};

5. 客户端代码

void renderUI(GUIFactory* factory) {
    Button* button = factory->createButton();
    Checkbox* checkbox = factory->createCheckbox();
    
    button->render();
    checkbox->render();
    
    delete button;
    delete checkbox;
}

int main() {
    GUIFactory* factory;
    
    // 创建Windows的UI元素
    factory = new WindowsFactory();
    renderUI(factory);
    delete factory;

    // 创建Mac的UI元素
    factory = new MacFactory();
    renderUI(factory);
    delete factory;

    return 0;
}

输出

Rendering Windows Button
Rendering Windows Checkbox
Rendering Mac Button
Rendering Mac Checkbox

总结

• 抽象工厂模式通过创建一个工厂接口来生成相关的产品族（如UI元素），每个具体工厂根据操作系统（Windows、Mac等）来创建适当的产品对象。
• 客户端不直接依赖具体产品类，而是通过工厂接口获取需要的产品实例，这样可以保持产品的独立性和扩展性。