在日常生活中，我们使用的椅子、桌子等家具，可能来自不同的生产厂家------有的工厂专门生产实木家具，有的专注于塑料家具，还有的主打金属家具。如果让我们自己去"造"一件家具会很繁琐，但通过不同的"工厂"，我们只需提出需求就能拿到对应产品。这种"按需找专门工厂拿产品"的逻辑，正是C++工厂方法模式的核心思想。本文将结合家具生产场景，详解工厂方法模式的原理，并通过代码示例直观呈现其实现。
一、工厂方法模式核心概念
工厂方法模式是创建型设计模式的一种，它定义了一个用于创建对象的抽象工厂接口 ，让具体工厂子类 决定实例化哪一个产品类，同时使产品的创建过程与使用过程分离。
核心优势在于：当需要新增产品时，无需修改现有工厂代码，只需新增对应的"具体产品类"和"具体工厂类"，完美符合"开放-封闭原则"（对扩展开放，对修改关闭）。
二、工厂方法模式的核心角色（对应家具场景）
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抽象产品（Abstract Product）：定义产品的统一接口，是所有具体产品的父类。对应场景中的"家具"------无论实木还是塑料材质，都属于家具，具备"展示材质"的统一行为。
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具体产品（Concrete Product）：实现抽象产品接口的具体实例。对应场景中的"实木椅子""塑料椅子""实木桌子"等具体家具。
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抽象工厂（Abstract Factory）：定义创建产品的统一接口，包含一个创建产品的抽象方法。对应场景中的"家具工厂"------所有工厂都具备"生产家具"的能力。
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具体工厂（Concrete Factory）：实现抽象工厂接口，重写创建产品的方法，返回具体产品实例。对应场景中的"实木家具工厂""塑料家具工厂"------专门生产某一类材质的家具。
三、家具生产场景的C++代码实现
我们以"椅子"为具体产品类型（若需扩展桌子，只需新增产品和工厂类），实现"实木椅子"和"塑料椅子"的生产逻辑，代码包含完整的类定义、工厂实现及测试流程。
cpp
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
// 1. 抽象产品：家具（所有具体家具的父类）
class Furniture {
public:
// 纯虚函数：展示家具材质（强制子类实现）
virtual void showMaterial() const = 0;
// 虚析构函数：确保子类对象正确释放
virtual ~Furniture() {}
};
// 2. 具体产品1：实木椅子（继承自家具）
class SolidWoodChair : public Furniture {
public:
void showMaterial() const override {
cout << "这是一把实木椅子，材质为胡桃木，坚固耐用！" << endl;
}
};
// 3. 具体产品2：塑料椅子（继承自家具）
class PlasticChair : public Furniture {
public:
void showMaterial() const override {
cout << "这是一把塑料椅子，材质为PP环保塑料，轻便易清洁！" << endl;
}
};
// 4. 抽象工厂：家具工厂（定义生产家具的接口）
class FurnitureFactory {
public:
// 纯虚函数：创建家具（强制子类实现具体生产逻辑）
virtual Furniture* createFurniture() const = 0;
// 虚析构函数：确保子类工厂正确释放
virtual ~FurnitureFactory() {}
};
// 5. 具体工厂1：实木家具工厂（专门生产实木椅子）
class SolidWoodFurnitureFactory : public FurnitureFactory {
public:
Furniture* createFurniture() const override {
// 实木工厂只生产实木椅子
return new SolidWoodChair();
}
};
// 6. 具体工厂2：塑料家具工厂（专门生产塑料椅子）
class PlasticFurnitureFactory : public FurnitureFactory {
public:
Furniture* createFurniture() const override {
// 塑料工厂只生产塑料椅子
return new PlasticFurnitureFactory();
}
};
// 测试函数：模拟用户通过工厂获取家具
void getFurniture(const FurnitureFactory& factory) {
// 工厂创建产品，用户无需关心创建细节
Furniture* furniture = factory.createFurniture();
// 使用产品的统一接口
furniture->showMaterial();
// 释放产品资源
delete furniture;
}
int main() {
// 场景1：用户需要实木椅子，找实木家具工厂
SolidWoodFurnitureFactory solidWoodFactory;
cout << "=== 从实木家具工厂获取产品 ===" << endl;
getFurniture(solidWoodFactory);
// 场景2：用户需要塑料椅子，找塑料家具工厂
PlasticFurnitureFactory plasticFactory;
cout << "\n=== 从塑料家具工厂获取产品 ===" << endl;
getFurniture(plasticFactory);
return 0;
}四、代码说明与运行结果
1. 代码结构解析
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抽象产品（Furniture） ：定义纯虚函数
showMaterial()，统一所有家具的"展示材质"行为，确保子类必须实现该方法。 -
具体产品（SolidWoodChair、PlasticChair）：继承Furniture，分别实现实木椅子和塑料椅子的材质展示逻辑，是工厂最终生产的"商品"。
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抽象工厂（FurnitureFactory） ：定义纯虚函数
createFurniture()，统一工厂的"生产家具"接口，子类需实现具体生产逻辑。 -
具体工厂（SolidWoodFurnitureFactory、PlasticFurnitureFactory）：继承FurnitureFactory，分别重写创建方法，返回对应材质的椅子对象------每个工厂只负责生产一类产品，符合"单一职责原则"。
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测试逻辑（getFurniture函数）：接收抽象工厂对象，通过工厂创建产品并使用，用户无需知道产品是如何创建的，只需调用统一接口，实现"创建与使用分离"。
五、工厂方法模式的扩展与适用场景
1. 扩展案例：新增金属椅子
若需新增"金属椅子"，无需修改现有代码，只需新增两个类：
cpp
// 新增具体产品：金属椅子
class MetalChair : public Furniture {
public:
void showMaterial() const override {
cout << "这是一把金属椅子，材质为不锈钢，防锈耐腐！" << endl;
}
};
// 新增具体工厂：金属家具工厂
class MetalFurnitureFactory : public FurnitureFactory {
public:
Furniture* createFurniture() const override {
return new MetalChair();
}
};在main函数中直接使用新工厂即可，完全符合"开放-封闭原则"。
2. 适用场景
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当产品有明确的"家族体系"（如家具包含椅子、桌子、柜子），且需要统一接口时；
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当需要避免"硬编码"创建产品（如不希望用大量if-else判断创建不同椅子），希望通过子类扩展产品时；
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当产品创建过程复杂，需将创建逻辑与使用逻辑分离时（如家具生产涉及材质采购、加工等流程，用户无需关心）。
六、总结
工厂方法模式通过"抽象工厂+具体工厂""抽象产品+具体产品"的四层结构，将产品的创建权交给子类工厂，既保证了产品接口的统一性，又实现了扩展的灵活性。就像生活中"不同材质家具找对应工厂生产"一样，该模式让代码的职责更清晰、维护更便捷，是C++开发中处理"多产品创建"场景的常用设计模式。