简单工厂模式（Simple Factory Pattern）——C++

简单工厂模式（Simple Factory Pattern）

简单工厂模式是一种创建型设计模式，它把对象的创建过程集中到一个工厂类中，客户端不需要直接使用 new 创建具体对象，只需要告诉工厂要创建什么对象即可。

在 Qt / C++ 开发中，可以用它统一创建不同类型的设备、相机、通信对象等。

一、基本思想

假设我们要开发一个设备控制程序，需要支持三种设备：

直流电源
红外相机
温度控制器
如果不使用工厂模式，客户端可能需要这样写：

cpp 复制代码

if (type == "Power")
{
    device = new PowerDevice();
}
else if (type == "Camera")
{
    device = new CameraDevice();
}
else if (type == "Temperature")
{
    device = new TemperatureDevice();
}

如果创建设备的地方很多，每个地方都要写一遍判断逻辑，后续维护就比较麻烦。

简单工厂模式的思路：把这些判断全部放到工厂类中。

二、Qt / C++ 完整示例

我们以设备创建为例，使用 C++14 编写。

1. 定义抽象基类

所有设备都实现相同的接口。

cpp 复制代码

// Device.h
#pragma once
#include <QString>
#include <QDebug>

class Device
{
public:
    virtual ~Device() = default;
    virtual void start() = 0;
};

Device 是抽象类，规定了所有设备必须实现 start() 方法。

2. 创建具体设备类

cpp 复制代码

// PowerDevice.h
#pragma once
#include "Device.h"

class PowerDevice : public Device
{
public:
    void start() override
    {
        qDebug() << "电源设备启动";
    }
};


// CameraDevice.h
#pragma once
#include "Device.h"

class CameraDevice : public Device
{
public:
    void start() override
    {
        qDebug() << "红外相机启动";
    }
};


// TemperatureDevice.h
#pragma once
#include "Device.h"

class TemperatureDevice : public Device
{
public:
    void start() override
    {
        qDebug() << "温控设备启动";
    }
};

3. 创建简单工厂类

这是整个模式的核心：由工厂统一决定创建哪个对象。

cpp 复制代码

// DeviceFactory.h
#pragma once
#include "Device.h"
#include "PowerDevice.h"
#include "CameraDevice.h"
#include "TemperatureDevice.h"

class DeviceFactory
{
public:
    enum DeviceType
    {
        Power,
        Camera,
        Temperature
    };

    static Device* createDevice(DeviceType type)
    {
        switch (type)
        {
        case Power:
            return new PowerDevice();

        case Camera:
            return new CameraDevice();

        case Temperature:
            return new TemperatureDevice();

        default:
            return nullptr;
        }
    }
};

这里使用了 static，因此不需要创建 DeviceFactory 对象，就可以调用工厂方法。

4. 客户端调用

cpp 复制代码

#include "DeviceFactory.h"
#include <memory>

int main()
{
    std::unique_ptr<Device> device(
        DeviceFactory::createDevice(DeviceFactory::Camera));

    if (device)
    {
        device->start();
    }

    return 0;
}

运行结果：

红外相机启动

这里用 std::unique_ptr 管理对象，避免手动 delete 导致内存泄漏。

三、简单工厂模式的三个角色

四、优缺点

优点

客户端不需要知道具体类的创建细节。
对象创建逻辑集中，便于统一维护。
客户端通过抽象基类使用对象，降低了与具体实现的耦合。
缺点

每增加一种设备，就需要修改工厂类中的 switch，工厂类会不断膨胀。

例如新增激光器设备时，需要添加 LaserDevice，同时修改 DeviceType 和 createDevice()。

因此，简单工厂模式适合产品类型较少、变化不频繁的场景。

五、简单工厂、工厂方法、抽象工厂的区别

记住这三个特点就容易区分：

简单工厂： 一个工厂，内部通过判断决定创建什么。
工厂方法： 把创建职责交给不同的具体工厂。
抽象工厂： 一个工厂负责创建一组相互关联的产品。
对于你的 Qt 设备控制项目，如果只是根据设备类型创建电源、相机或温控对象，简单工厂就很实用；如果设备种类越来越多、需要支持不同厂商的设备实现，则可以进一步考虑工厂方法或抽象工厂模式