C++ 抽象工厂模式实战指南

以"咖啡店多地区套餐系统"为例，从工厂方法出发，讲解为什么需要抽象工厂模式以及如何实现。

一、从工厂方法到抽象工厂

工厂方法的局限

在工厂方法模式中，每个地区工厂只创建一种产品（咖啡）：

CoffeeAbstractFactory*factory=newChinaCoffeeFactory();Coffee*latte=factory->createCoffee("latte");// 只能创建咖啡

现在需求又变了——咖啡店不仅卖咖啡，还卖甜点，而且不同地区的套餐内容不同：

如果用工厂方法，就需要两套独立的工厂（咖啡工厂 + 甜点工厂），彼此之间没有关联，无法保证"中国区工厂一定搭配中国区甜点"。

抽象工厂的解决思路

一个工厂同时创建一组相关产品。每个地区工厂既能创建咖啡，又能创建甜点，保证产品之间的搭配关系。

工厂方法：一个工厂 → 一种产品 抽象工厂：一个工厂 → 一组相关产品（咖啡 + 甜点）

二、类图

Coffee (抽象产品A) Dessert (抽象产品B) | | ChinaLatte USALatte EggYolkPastry Tiramisu \ / \ / \ / \ / AbstractFactory (抽象工厂) ├── createCoffee() └── createDessert() / \ ChinaFactory USAFactory 创建: 创建: ChinaLatte USALatte EggYolkPastry Tiramisu

核心区别：抽象工厂定义了两个创建方法（createCoffee+createDessert），而工厂方法只有一个。

三、项目结构

include/ ├── Coffee.h # 抽象产品A：咖啡基类 ├── ChinaLatte.h # 中国区拿铁（复用工厂方法的类） ├── USALatte.h # 美国区拿铁（复用工厂方法的类） ├── Dessert.h # 抽象产品B：甜点基类（新增） ├── EggYolkPastry.h # 蛋黄酥（新增） ├── Tiramisu.h # 提拉米苏（新增） ├── AbstractFactory.h # 抽象工厂基类（新增） ├── ChinaFactory.h # 中国区工厂（新增） └── USAFactory.h # 美国区工厂（新增） src/ ├── main.cpp ├── ChinaLatte.cpp # 复用 ├── USALatte.cpp # 复用 ├── EggYolkPastry.cpp # 新增 ├── Tiramisu.cpp # 新增 ├── ChinaFactory.cpp # 新增 └── USAFactory.cpp # 新增

四、逐步实现

第 1 步：定义第二种抽象产品 —Dessert.h

咖啡基类Coffee已经有了，现在新增甜点基类，结构完全对称：

// include/Dessert.h#ifndefDESSERT_H#defineDESSERT_H#include<string>usingnamespacestd;classDessert{public:virtualstringgetName()=0;virtualdoublegetPrice()=0;virtual~Dessert(){}};#endif

踩坑记录：文件名拼写错误（Deesert.h多了个 e），但#include写的是"Dessert.h"，编译时报找不到文件。文件名一定要和 include 里的一致。

第 2 步：实现具体甜点

EggYolkPastry.h— 蛋黄酥（声明）

#ifndefEGG_YOLK_PASTRY_H#defineEGG_YOLK_PASTRY_H#include"Dessert.h"classEggYolkPastry:publicDessert{public:stringgetName()override;doublegetPrice()override;};#endif

EggYolkPastry.cpp— 蛋黄酥（实现）

#include"EggYolkPastry.h"stringEggYolkPastry::getName(){return"EggYolkPastry";}doubleEggYolkPastry::getPrice(){return15;// 中国区甜点：15元}

Tiramisu.h— 提拉米苏（声明）

#ifndefTIRAMISU_H#defineTIRAMISU_H#include"Dessert.h"classTiramisu:publicDessert{public:stringgetName()override;doublegetPrice()override;};#endif

Tiramisu.cpp— 提拉米苏（实现）

#include"Tiramisu.h"stringTiramisu::getName(){return"Tiramisu";}doubleTiramisu::getPrice(){return6;// 美国区甜点：$6}

第 3 步：定义抽象工厂基类 —AbstractFactory.h

这是抽象工厂模式的核心——工厂接口中定义多个创建方法：

// include/AbstractFactory.h#ifndefABSTRACT_FACTORY_H#defineABSTRACT_FACTORY_H#include"Coffee.h"#include"Dessert.h"classAbstractFactory{public:virtualCoffee*createCoffee(string type)=0;// 创建咖啡virtualDessert*createDessert(string type)=0;// 创建甜点virtual~AbstractFactory(){}};#endif

对比工厂方法：

第 4 步：实现具体工厂

ChinaFactory.h— 中国区工厂（声明）

#ifndefCHINA_FACTORY_H#defineCHINA_FACTORY_H#include"AbstractFactory.h"classChinaFactory:publicAbstractFactory{public:Coffee*createCoffee(string type)override;Dessert*createDessert(string type)override;};#endif

ChinaFactory.cpp— 中国区工厂（实现）

#include"ChinaFactory.h"#include"ChinaLatte.h"#include"EggYolkPastry.h"Coffee*ChinaFactory::createCoffee(string type){if(type=="latte")returnnewChinaLatte();returnnullptr;}Dessert*ChinaFactory::createDessert(string type){if(type=="eggyolkpastry")returnnewEggYolkPastry();returnnullptr;}

USAFactory.h— 美国区工厂（声明）

#ifndefUSA_FACTORY_H#defineUSA_FACTORY_H#include"AbstractFactory.h"classUSAFactory:publicAbstractFactory{public:Coffee*createCoffee(string type)override;Dessert*createDessert(string type)override;};#endif

USAFactory.cpp— 美国区工厂（实现）

#include"USAFactory.h"#include"USALatte.h"#include"Tiramisu.h"Coffee*USAFactory::createCoffee(string type){if(type=="latte")returnnewUSALatte();returnnullptr;}Dessert*USAFactory::createDessert(string type){if(type=="tiramisu")returnnewTiramisu();returnnullptr;}

第 5 步：客户端使用

// src/main.cpp#include<iostream>#include<cstdlib>#include"ChinaFactory.h"#include"USAFactory.h"usingnamespacestd;intmain(){// 中国区工厂 → 同时创建咖啡和甜点AbstractFactory*chinaFactory=newChinaFactory();Coffee*chinaCoffee=chinaFactory->createCoffee("latte");Dessert*chinaDessert=chinaFactory->createDessert("eggyolkpastry");cout<<"=== China Combo ==="<<endl;cout<<"Coffee: "<<chinaCoffee->getName()<<" - "<<chinaCoffee->getPrice()<<"yuan"<<endl;cout<<"Dessert: "<<chinaDessert->getName()<<" - "<<chinaDessert->getPrice()<<"yuan"<<endl;cout<<"Total: "<<chinaCoffee->getPrice()+chinaDessert->getPrice()<<"yuan"<<endl;// 美国区工厂 → 同时创建咖啡和甜点AbstractFactory*usaFactory=newUSAFactory();Coffee*usaCoffee=usaFactory->createCoffee("latte");Dessert*usaDessert=usaFactory->createDessert("tiramisu");cout<<"=== USA Combo ==="<<endl;cout<<"Coffee: "<<usaCoffee->getName()<<" - $"<<usaCoffee->getPrice()<<endl;cout<<"Dessert: "<<usaDessert->getName()<<" - $"<<usaDessert->getPrice()<<endl;cout<<"Total: $"<<usaCoffee->getPrice()+usaDessert->getPrice()<<endl;deletechinaCoffee;deletechinaDessert;deletechinaFactory;deleteusaCoffee;deleteusaDessert;deleteusaFactory;system("pause");return0;}

运行结果：

=== China Combo === Coffee: China Latte - 30yuan Dessert: EggYolkPastry - 15yuan Total: 45yuan === USA Combo === Coffee: USA Latte - $5 Dessert: Tiramisu - $6 Total: $11

五、三种工厂模式完整对比

什么时候用哪个？

产品少、不怎么变 → 简单工厂 产品有多种变体、经常扩展 → 工厂方法 多种产品需要配套使用 → 抽象工厂

六、抽象工厂的优缺点

优点

• 保证产品族一致性：中国区工厂一定创建中国区咖啡 + 中国区甜点，不会出现混搭
• 新增地区方便：加一个JapanFactory，不改现有代码
• 客户端只依赖抽象接口：AbstractFactory*、Coffee*、Dessert*

缺点

• 新增产品种类困难：如果要加"小食（Snack）"，需要改AbstractFactory接口加createSnack()，所有已有工厂子类都要跟着改——违反开闭原则
• 类的数量多：每个地区 × 每种产品 = 大量类文件

取舍原则

• 如果**经常新增地区（产品族变体）**→ 用抽象工厂，因为只需加工厂子类
• 如果经常新增产品种类→ 不适合抽象工厂，考虑其他模式

七、角色总结

八、学习路径回顾

简单工厂 → 工厂方法 → 抽象工厂 | | | 1个工厂 N个工厂 N个工厂 1种产品 1种产品 多种产品 if/else 多态 多态 集中管理 易扩展变体 保证搭配一致

三种模式是递进关系，每一种都是为了解决前一种的局限而出现的。理解了这个演进过程，就能在实际项目中根据需求选择合适的模式。