一、前言

在现代C++开发中，工厂模式是常见的设计模式之一，能够有效地解耦对象创建与使用代码。本文介绍一个模板类 ComponentsFactory，它运用了模板编程和工厂模式，实现了一种动态的对象创建方式。通过该工厂，我们可以基于类的描述信息在运行时注册并生成对象，而无需直接依赖具体类。这种设计在需要动态扩展组件或模块的系统中非常实用。

二、什么是模板工厂模式

在C++中，工厂模式（Factory Pattern）通常用于创建复杂的对象实例，将对象的创建与使用解耦。而模板工厂模式在工厂模式的基础上引入了模板编程，以支持类型的多样性。本文中的 ComponentsFactory 便是一个模板工厂类，它能根据注册的类名信息来创建对应类型的对象。

二、 ComponentsFactory 的设计概述

我们定义一个模板类 ComponentsFactory，其中包含了一组静态方法，负责将类型 C 的子类动态注册并创建。下面，我们通过 ComponentsFactory 的代码分步进行功能说明。

template<typename C>
class ComponentsFactory {

这个类模板 ComponentsFactory 接收一个类型参数 C，它是工厂的基类或接口类型。工厂将创建的对象必须继承自 C，使得我们能够通过多态来操作这些对象。

三、实现方法详解

3.1 注册类型：registerClass

registerClass 方法用于将类型 T 注册到工厂中。注册时需要提供一个 ComponentsDesc 类型的对象，该对象包含类的描述信息（如类名等）。

template<typename T>
static void registerClass(const ComponentsDesc& registerComponent) {constructors().insert(registerComponent, &constructorHelper<T>);
}

在这个方法中：

• registerComponent 是 ComponentsDesc 类型的类描述信息，用于识别类。
• constructors() 是一个哈希表，存储了类描述信息和对应的构造函数指针。
• constructorHelper 是一个构造辅助函数，负责创建具体类型 T 的对象实例。

3.2 基于类名动态创建对象：create

create 方法根据提供的类名（registerComponent）来创建对象实例。它首先在 constructors 中查找匹配的构造函数指针，然后调用该指针来创建对象。

static C* create(const QByteArray& registerComponent, bool realTrade, C* parent = nullptr) {Constructor constructor = nullptr;QString tooltip;QList<ComponentsDesc> descs = keys();foreach (ComponentsDesc var, descs) {if(var.className == registerComponent){constructor = constructors().value(var);tooltip = var.componentsName;break;}}if (constructor == nullptr)return nullptr;C* obj = (*constructor)(realTrade, parent);if(obj) {obj->setProperty("className", registerComponent);obj->setProperty("toopTip", tooltip);}return obj;
}

该方法的主要流程：

1. 遍历 constructors，查找与 registerComponent 匹配的构造函数。
2. 找到构造函数后，调用它创建对象。
3. 若未找到对应的构造函数，则返回 nullptr。
4. 如果对象创建成功，将 className 和 toopTip 属性设置到对象上。
5. 这个方法确保了对象的创建逻辑与使用代码分离，使得系统可以动态加载新类型。

3.3 使用完整的描述信息创建实例：createByWholeInfo

createByWholeInfo 方法与 create 类似，不同的是它使用一个 ComponentsDesc 对象作为参数，从而在创建对象时可以利用完整的类描述信息。

static C* createByWholeInfo(const ComponentsDesc& registerComponent, bool realTrade, C* parent = nullptr) {Constructor constructor = constructors().value(registerComponent);if (constructor == nullptr)return nullptr;C* obj = (*constructor)(realTrade, parent);if (obj) obj->setProperty("className", registerComponent.className);return obj;
}

这为创建提供了更大的灵活性，例如在需要为特定类设置更多属性时非常有用。

3.4 查看已注册的类信息：keys

keys 方法返回所有已注册的 ComponentsDesc 列表，方便查询和调试。

static QList<ComponentsDesc> keys() { return constructors().keys(); }

3.5 私有成员：构造函数指针和辅助函数

私有成员包括：

• 构造函数指针类型 Constructor。
• constructorHelper 函数，它是一个模板函数，用于具体创建对象。

typedef C* (*Constructor)(bool realTrade, C* parent);template<typename T>
static C* constructorHelper(bool realTrade, C* parent) {return new T(realTrade, parent);
}

3.6 存储类和构造函数的映射：constructors

constructors 返回一个静态哈希表，它将类描述信息与构造函数指针关联起来。

static QHash<ComponentsDesc, Constructor>& constructors() {static QHash<ComponentsDesc, Constructor> instance;return instance;
}

四、代码总结

ComponentsFactory 通过模板工厂模式实现了动态创建对象的能力。它的核心功能包括：

• 使用 registerClass 注册不同类型的类，使得工厂可以动态扩展支持的类型。
• 通过 create 和 createByWholeInfo 方法实现动态对象创建，避免硬编码类类型。
• 提供 keys 方法查询注册信息，使得工厂状态透明可查。
• 这种设计为系统的扩展性和维护性提供了极大的便利，是一种优雅的工厂模式实现方式。

五、应用场景

这个模板工厂可以用于：

• 插件系统：根据类描述动态加载和创建插件对象。
• 组件管理：在需要灵活添加、移除或更改组件的系统中。
• 依赖注入：将创建逻辑从业务逻辑中解耦，特别适用于复杂系统的初始化。
• 通过这种工厂模式，不仅提升了代码的灵活性，也大大降低了系统的耦合度。