工厂模式

前言

在我实现工厂模式的代码时，我遇到了实现这个模型的一些问题，并且继续深究之后，发现理论与实际的基础都缺乏，并因此记录下这次完整的学习过程。

工厂模式封装创建类的过程，使用统一的接口来实例化不同的产品类，符合开放封闭的原则（对接口开放，对修改封闭），解决的是创建“什么对象”的问题，单例模式解决的是创建“多少对象“的问题。

实现工厂模式

正确代码示例：

#include <iostream>
using namespace std;

enum ProductType {
    TypeA,
    TypeB,
    TypeC
};

class Product {
public:
    // 错误修复1：删除构造函数的virtual关键字
    Product() {};
    virtual void eat() = 0; // 纯虚函数，标记抽象类
    // 错误修复2：为纯虚析构提供空实现
    virtual ~Product() {};
};

class ProductA : public Product {
public:
    ProductA() {
        cout << "Produce A" << endl;
    }
    void eat() { cout << "eat A" << endl; }
    ~ProductA() {
        cout << "~ProductA" << endl;
    }
};

class ProductB : public Product {
public:
    ProductB() {
        cout << "Produce B" << endl;
    }
    void eat() { cout << "eat B" << endl; }
    ~ProductB() {
        cout << "~ProductB" << endl;
    }
};

class Factory {
public:
    Factory() : product(nullptr) {}
    Product* produceProduct(ProductType productType) {
        // 错误修复3：创建新对象前释放旧对象，避免内存泄漏
        if (product) {
            delete product;
            product = nullptr;
        }
        switch (productType) {
            case TypeA:
                product = new ProductA();
                break;
            case TypeB:
                product = new ProductB();
                break;
            default:
                product = new ProductA();
                break;
        }
        return product;
    }
    ~Factory() {
        if (product) {
            delete product;
            product = nullptr;
        }
    }
private:
    Product* product;
};

void testFuncEat() {
    Factory f;
    Product* p = f.produceProduct(TypeA);
    p->eat();
}

int main() {
    testFuncEat();
    return 0;
}

其中需要修复的地方就是我之前放下的错误：

犯下的错误与思考

错误一

构造函数不能声明为：virtual

virtual Product(){}; // 错误1：构造函数声明为virtual

虚表指针的初始化时机就是在构造函数中，virtual关键字用于支持运行时多态，依赖对象的虚函数表（vtable）。但构造函数的作用是创建并初始化对象，在对象完全创建前，虚函数表尚未初始化，无法实现多态；且调用构造函数时必须明确具体类类型，无法延迟决定调用哪个构造函数，C++标准禁止构造函数为虚函数。

错误二

析构函数无法无法定义为纯虚函数

virtual ~Product() {}; // 错误2：纯虚析构仅声明未定义

纯虚析构的=0仅用于标记类为抽象类，而非“无需实现”。析构函数遵循“先子类、后父类”的链式调用规则，子类析构执行完后会自动调用父类析构，若父类纯虚析构无实现，链接器会找不到对应函数体，导致报错。

错误三

构建新的对象前没有考虑原始资源的释放。

// 修复3：创建新对象前释放旧对象，避免内存泄漏
if (product) {
    delete product;
    product = nullptr;
}

明确内存释放责任，由Factory统一管理product指针的生命周期，外部仅使用指针，不执行delete操作；同时在Factory创建新对象前，释放旧对象，避免内存泄漏。