c++如何实现一个通用的工厂模式 _c++工厂模式实现方法

答案:C++通用工厂模式通过模板与注册机制解耦对象创建,使用std::function和静态映射表实现类型注册与动态创建,支持多态和扩展参数构造,适用于配置驱动或插件系统。

c++如何实现一个通用的工厂模式 _c++工厂模式实现方法

在C++中实现通用的工厂模式,核心目标是解耦对象的创建过程,让程序在运行时根据需求动态创建具体类型的对象。为了实现“通用”,我们可以借助模板、函数指针或std::function、以及注册机制,使工厂能够支持任意可构造类型。

1. 使用模板与注册机制的通用工厂

通过模板和类型注册,可以构建一个支持任意类注册与创建的工厂。常用方法是维护一个映射表(如map),将字符串或ID与创建函数绑定。

示例代码:

#include #include #include #include templateclass Factory {public:    using Creator = std::function<std::unique_ptr()>;    using Registry = std::map;    template    bool register_type(const std::string& name) {        auto& registry = get_registry();        if (registry.find(name) != registry.end()) {            return false; // 已存在        }        registry[name] = []() -> std::unique_ptr {            return std::make_unique();        };        return true;    }    std::unique_ptr create(const std::string& name) {        auto& registry = get_registry();        auto it = registry.find(name);        if (it != registry.end()) {            return it->second();        }        return nullptr;    }private:    static Registry& get_registry() {        static Registry instance;        return instance;    }};

说明:

Factory模板参数Base是所有可创建类型的基类。 register_type用于注册派生类,传入名称绑定创建逻辑。 create方法根据名称返回unique_ptr,实现多态。 使用静态成员函数get_registry()保证注册表全局唯一且延迟初始化。

2. 使用方式示例

定义基类和派生类:

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struct Product {    virtual ~Product() = default;    virtual void do_something() = 0;};struct ConcreteProductA : Product {    void do_something() override {        // ...    }};struct ConcreteProductB : Product {    void do_something() override {        // ...    }};

使用工厂注册并创建:

int main() {    Factory factory;    factory.register_type("A");    factory.register_type("B");    auto obj = factory.create("A");    if (obj) {        obj->do_something();    }}

3. 支持带参数的构造

如果需要传递参数给构造函数,可以扩展Creator签名,或使用lambda封装参数。

例如:

// 注册时捕获参数factory.register_type([](){     return std::make_unique(42, "test"); }, "A_with_args");

或者设计工厂接受参数包,但会增加复杂度,通常推荐用配置对象或构建器配合工厂使用。

4. 线程安全考虑

注册通常在程序启动阶段完成,若需多线程注册,应对get_registry()中的静态map加锁,或使用Meyers单例+C++11静态初始化线程安全特性(局部静态变量初始化是线程安全的)。

基本上就这些。这种实现方式灵活、可复用,适合插件系统、配置驱动对象创建等场景。

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