C++基础篇：05 静态成员与单例模式

1 静态成员

1.1 什么是静态成员

        被static修饰的成员变量、成员函数都称为静态成员

1.2 普通成员的特点

        普通成员变量：每个类对象中都独有一份成员变量，相互之间没有任何关联

        普通成员函数：都隐藏着一个this指针

1.3 静态成员的特点

        静态成员变量：

                ① 存储在data或者bss内存段中，一个类的静态成员变量只有一份，被所有类对象共享

                ② 静态成员变量的生命周期不依赖于任何的对象，为整个程序的生命周期

                ③ 静态成员变量必须通过static声明在类内，在类外单独定义、初始化，在定义时不能加static

                ④ 因为静态成员变量不依赖于任何类对象，因此可以直接通过 类名::静态成员变量名 的方式来访问，不需要创建对象或依赖对象

1.4 静态成员函数

        格式：

                static 返回值 函数名(参数列表){} //声明与定义可以不分开

            ① 没有隐藏的this指针，所以在静态成员函数中无法直接访问普通成员变量、普通成员函数，但是可以直接访问静态成员变量和静态成员函数

            ② 虽然静态成员函数不能直接访问普通成员，但是静态成员函数的作用域依然算是类内的，因此只要让静态成员函数获得类对象的指针或引用，依然有权限间接访问private\protected的普通成员

static void func(Test* t)
{
    t->普通成员;
}
static void func(Test& t)
{
    t.普通成员;
}

           ③ 调用方式：

                对象.静态成员函数();

                对象->静态成员函数();

                类名::静态成员函数();   //类对象可以不用创建出来，也可以完成调用

   

1.5 静态成员的作用：

        ① 静态成员相当于多了一层类作用域的全局变量、全局函数

        ② 静态成员变量适合存储所有类对象共享的公共属性(汇率、利率、税率)

       ③ 静态成员函数可以当做私有的静态成员变量的公开访问接口，这样做一方面可以不需要实例化对象就可调用类内的静态成员；另一方面这样也不会破坏类的封装性；总体上是为了让类拥有管理自己静态成员的能力

2 单例模式

2.1 什么是单例模式

        只能实例化出一个类对象

2.2 什么场景下使用单例模式

        ① 任务管理器\日志管理器

        ② 网站访问统计计数器

        ③ 线程池、内存池

        ④ 服务器的连接管理器 accept

2.3 实现单例模式的原理

① 禁止在类外实例化对象，把构造函数私有化

② 确保类对象有且只有一份，在类中定义一个静态的类类型对象(对象(饿)、对象指针(懒))

③ 提供一个公开的获取静态类对象的接口，通过公开静态成员函数来实现

2.4 饿汉模式的单例

        在程序运行前就实例化出单例的类对象，无论后期是否用到都会一开始就完成实例化

        优点：不可能被多个线程同时运行创建多个类对象，线程安全的单例模式

        缺点：如果后期使用不到，就浪费资源、时间

2.5 懒汉模式的单例

        当程序运行到第一次使用类对象时，才会实例化单例的类对象

        优点：什么时候使用什么时候创建，如果用不到就不会创建，节约资源

        缺点：当多个线程同时第一次获取类对象时，就可能创建出多份，线程不安全的单例