C++ 特殊类设计

特殊类设计

1、设计一个类，只能在堆上创建对象

实现方法：
1、将类的构造函数私有，拷贝构造声明私有，防止别人调用拷贝在栈上生成对象
2、静态成员函数，在静态成员函数中完成堆对象的创建

class HeapOnly
{
public:
	static HeapOnly* CreateObj()//创建
	{
		return new HeapOnly;
	}
	static HeapOnly* CopyObj(const HeapOnly& h)//拷贝
	{
		return new HeapOnly(h);
	}
private:
	HeapOnly()
	{}
	//拷贝构造私有，只声明不实现
	//防拷贝
	//C++98
	HeapOnly(const HeapOnly&);
	C++11
	//public:
	//	HeapOnly(const HeapOnly&) = delete;
};

2、设计一个类，只能在栈上创建对象
方法一：构造函数私有化，然后设计静态方法创建对象返回

class StackOnly
{
public:
	static StackOnly CreateOnly()
	{
		return StackOnly();
	}
private:
	StackOnly(){}
};

方法二：屏蔽new

class StackOnly
{
public:
	StackOnly(){}//缺陷：不能禁掉在静态区的对象
private:
	void* operator new(size_t size);
	void operator delete(void* p);
};

3、设计一个类，不能被拷贝
需要让该类不能调用拷贝构造函数以及赋值运算符重载
C++98:
将拷贝构造函数与赋值运算符重载只声明不定义，并且将其访问权限设置为私有即可。

classCopyBan
{
//...
private:
CopyBan(constCopyBan&);
CopyBan&operator=(constCopyBan&);
//...
};

原因：
1.设置成私有：如果只声明没有设置成private，用户自己如果在类外定义了，就可以不能禁止拷贝了
2.只声明不定义：不定义是因为该函数根本不会调用，定义了其实也没有什么意义，而且如果定义了就不会防止成员函数内部拷贝了。
C++11

classCopyBan
{
//...
private:
CopyBan(constCopyBan&) = delete;
CopyBan&operator=(constCopyBan&) = delete;
//...
};

4、设计一个类，不能被继承
C++98:

classNonInherit
{
public://构造函数私有化，派生类中调不到基类的构造函数。则无法继承
	staticNonInheritGetInstance()
	{
		returnNonInherit();
	}
private:
	NonInherit()
	{}
};

C++11:
final关键字，final修饰类，表示该类不能被继承。

classA final
{
//....
};

5、设计一个类，只能创建一个对象(单例模式)
设计模式：
设计模式（DesignPattern）是一套被反复使用、多数人知晓的、经过分类的、代码设计经验的总结。
使用设计模式的目的：为了代码可重用性、让代码更容易被他人理解、保证代码可靠性。设计模式使代码编写真正工程化；设计模式是软件工程的基石脉络，如同大厦的结构一样。
单例模式：
一个类只能创建一个对象，即单例模式，该模式可以保证系统中该类只有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点，该实例被所有程序模块共享。比如在某个服务器程序中，该服务器的配置信息存放在一个文件中，这些配置数据由一个单例对象统一读取，然后服务进程中的其他对象再通过这个单例对象获取这些配置信息，这种方式简化了在复杂环境下的配置管理。
单例模式分为：

• 饿汉模式

//饿汉模式 -- 程序开始main执行之前就创建单例对象
//提供一个静态指向单例对象的成员指针，初始化时new一个对象
class Singletion
{
public:
	static Singletion* GetInstance()
	{
		return _inst;
	}
	void Print()
	{
		std::cout << "Print()" << _a << std::endl;
	}
private:
	Singletion()
		:_a(0)
	{}
	Singletion(const Singletion&) = delete;
	Singletion& operator=(const Singletion&) = delete;
	static Singletion* _inst;
	int _a;
};

Singletion* Singletion::_inst = new Singletion;

优点：简单
缺点：
1、如果单例对象构造函数工作较多，会导致程序启动慢，迟迟进不了main函数
2、如果有多个单例对象，它们之间有初始化依赖关系eg:A先初始化，B在A后初始化

• 懒汉模式

//懒汉模式
//假设单例类构造函数中，要做很多配置初始化工作，饿汉就不合适-》导致程序启动慢
class Singletion
{
public:
	static Singletion* GetInstance()
	{
		//保护第一次需要加锁，后面都不需要加锁的场景，可以使用双检查加锁
		//特点：第一次加锁，后面不加锁，保护线程安全，提高效率
		if (_inst == nullptr)
		{
			_mtx.lock();
			if (_inst == nullptr)
			{

				_inst = new Singletion;
			}
			_mtx.unlock();
		}
		
		return _inst;
	}
	//实现一个内嵌垃圾回收类
	class CGarbo
	{
	public:
		~CGarbo()
		{
			if (Singletion::_inst)
			{
				delete Singletion::_inst;
			}
		}
	};
	//定义一个静态成员变量，程序结束时，系统自动调用它的析构函数从而释放单例对象
	static CGarbo Garbo;
	void Print()
	{
		std::cout << "Print()" << _a << std::endl;
	}
private:
	Singletion()
		:_a(0)
	{
		//假设单例类构造函数中，要做很多配置初始化工作，饿汉就不合适-》导致程序启动慢
	}
	~Singletion()
	{
		//程序结束时需处理，持久化保存数据..
	}
	Singletion(const Singletion&) = delete;
	Singletion& operator=(const Singletion&) = delete;
	static Singletion* _inst;
	static std::mutex _mtx;
	int _a;
};

Singletion* Singletion::_inst = nullptr;
std::mutex Singletion:: _mtx;
Singletion::CGarbo Garbo;

优点：解决饿汉的缺点，因为是GetInstance时创建初始化单例对象
缺点：比饿汉复杂