设计模式：工厂模式

工厂模式的意图是将生成对象的代码集中到一个地方，以方便统一管理，最简单的工厂模式是由基类负责生成各种派生类的对象，举个简单例子如下：

class Base {public:static Base* create(const string &str);};class A : public Base {};class B : public Base {};Base* Base::create(const string &str) {if(str == "A") return new A();if(str == "B") return new B();return NULL;}

这样就可以通过Base::create来创建A或B的对象，注意到create定义成Base的静态函数即可，但是就上面的例子而言，我们依然可以绕过Base::create而创建A或B的对象，即通过A、B的默认构造函数，所以更加严谨的做法可能是将A、B的默认构造函数（拷贝构造函数）定义为private，如下：

class Base {public:static Base* create(const string &str);};class A : public Base {A() {}A(const A&) {}friend Base* Base::create(const string&);};class B : public Base {B() {}B(const B&) {}friend Base* Base::create(const string&);};Base* Base::create(const string &str) {if(str == "A") return new A();if(str == "B") return new B();return NULL;}

注意到A、B的默认构造函数（及拷贝构造函数）被设置成了private，这是为了避免用户通过A、B的构造函数直接生成各自的对象，换言之，强迫用户将生成A、B对象的任务交给Base::create，同时，为了在Base::create中调用A、B的构造函数，需要将Base::create设置为A、B的友元。在实际的使用中，如果我们想增加另外一个派生于Base的类型C，那么只需修改Base::create中的代码即可。

在上面这种最简单的工厂模式中，基类和派生类的耦合还是比较紧的，因为基类的create需要直接操作派生类的构造函数，事实上，我们可以避免基类直接操作派生类的构造函数，这就是所谓的多态工厂。在多态工厂的设计模式中，派生类A和B都有各自的专属工厂，这个专属工厂直接操作A或B的构造函数，基类有个大工厂，这个大工厂通过调用各派生类的专属工厂来生成各派生类的对象，看个简单例子：

class Base {};class BaseFactory {static BaseFactory bf;static map<string, BaseFactory*> factories;protected:BaseFactory(){}BaseFactory(int);public:virtual Base* create(){ return NULL; }static Base* createProduct(const string &str);};

这是基类以及基类工厂，我们重点关注基类工厂：BaseFactory，这个工厂有一个map结构的数据成员：factories，factories用于保存各派生类的专属工厂，同时，基类工厂还有一个成员函数：createProduct，用于创建各派生类的对象，createProduct的定义如下：

Base* BaseFactory::createProduct(const string &str) {if(factories.find(str) != factories.end())return factories[str]->create();}

所以在createProduct中通过使用actories中保存的各专属工厂来创建派生类对象，str可以是派生类的名字，用于标识创建哪个派生类的对象。再回到BaseFactory中，还有一个虚成员函数create，这个函数将来会被派生类工厂重新定义，用以创建各派生类的对象，派生类及派生类工厂的定义如下：

class A : public Base {A() {}A(const A&) {}friend class BaseFactory;class Factory;friend class Factory;class Factory : public BaseFactory {public:Base* create() { return new A(); }};};

派生类工厂是作为派生类的嵌套类进行定义的，且访问属性为private，所以派生类工厂不能在派生类以外被使用，但是由于BaseFactory被定义成了派生类的友元，所以派生类工厂可以被BaseFactory访问，派生类工厂继承于BaseFactory，唯一要做的就是重新定义create()，在create()将完成派生类对象的创建。由于create为虚函数，所以即使使用BaseFactory类型的指针也可以正确访问派生类工厂的create（只要该指针真正指向的是派生类工厂对象）。完整的代码如下：

#include<iostream>#include<string>#include<map>using namespace std;class Base {};class BaseFactory {static BaseFactory bf;static map<string, BaseFactory*> factories;protected:BaseFactory(){}BaseFactory(int);public:virtual Base* create()  { return NULL; } static Base* createProduct(const string &str);};map<string, BaseFactory*> BaseFactory::factories;BaseFactory BaseFactory::bf(1);Base* BaseFactory::createProduct(const string &str) {if(factories.find(str) != factories.end())return factories[str]->create();}class A : public Base {A() {}A(const A&) {}friend class BaseFactory;class Factory;friend class Factory;class Factory : public BaseFactory {public:Base* create() { return new A(); }};};class B : public Base {B() {}B(const B&) {}friend class BaseFactory;class Factory;friend class Factory;class Factory : public BaseFactory {public:Base* create() { return new B(); }};};BaseFactory::BaseFactory(int) {BaseFactory::factories["A"] = new A::Factory;BaseFactory::factories["B"] = new B::Factory;}int main() { Base *p = BaseFactory::createProduct("A");return 0; }

对上面的代码再做几点解释：

1、基类工厂BaseFactory中有一个自身的static数据成员: bf ，因为bf的定义将发生在main()之前，所以bf存在的意义是调用构造函数以初始化factories，这里bf调用了有参的构造函数；

2、基类工厂BaseFactory中有两个构造函数，一个是无参的默认构造函数，另一个是有int参数的构造函数，前者是用于被派生类工厂调用的（因为创建派生类工厂对象的时候需要调用其基类的默认构造函数），而后者只是为了在定义bf 的时使用，用于初始化factories；

上面的代码只是阐述了多态工厂的基本思想，仍然有很多可以改进的地方，希望大家多提意见，总之，多态工厂就是使用派生类自己的工厂来创建派生类，所以基类就不需要了解太多派生类的细节，只要派生类向基类工厂注册了自己的专属工厂就行。