特殊类设计
特殊类设计
- 设计一个类，不能被拷贝
-
- C++98
- C++11
- 设计一个类，只能在堆上创建对象
- 设计一个类，只能在栈上创建对象
- 设计一个类，不能被继承
-
- C++98
- C++11
- 设计一个类，只能创建一个对象(单例模式)
-
- 饿汉模式
- 懒汉模式
设计一个类，不能被拷贝
拷贝只会放生在两个场景中：拷贝构造函数以及赋值运算符重载，因此想要让一个类禁止拷贝，
只需让该类不能调用拷贝构造函数以及赋值运算符重载即可。
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。
class CopyBan
{
// ...
private:
CopyBan(const CopyBan&);
CopyBan& operator=(const CopyBan&);
//...
};
原因如下
- 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
- 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，不写反而还简单，而且如果定义了就不会防止成员函数内部拷贝了。
C++11
C++11扩展delete的用法，delete除了释放new申请的资源外，如果在默认成员函数后跟上
=delete，表示让编译器删除掉该默认成员函数。
class CopyBan
{
// ...
CopyBan(const CopyBan&)=delete;
CopyBan& operator=(const CopyBan&)=delete;
//...
};
设计一个类，只能在堆上创建对象
实现方式：
将类的构造函数私有，拷贝构造声明成私有。防止别人调用拷贝在栈上生成对象。 提供一个成员函数，在该成员函数中完成堆对象的创建
class HeapOnly
{
public:
HeapOnly* Create()
{
return new HeapOnly;
}
private:
HeapOnly()
{}
HeapOnly(const HeapOnly&)=delete;
};
int main()
{
HeapOnly* py = HeapOnly::Create();
return 0;
}
通过结果来看，这里出现了新的问题：先有鸡还是先有蛋；没有对象怎么去调用函数，不调用函数又该怎么去创建对象呢？？？
将成员函数设置为静态可以完美解决这一问题，避免了this指针
设计一个类，只能在栈上创建对象
实现方式：
将构造函数私有化，然后设计静态方法创建对象返回即可。
class StackOnly
{
public:
StackOnly static Creat()
{
return StackOnly();
}
private:
StackOnly()
{}
};
int main()
{
StackOnly so1 = StackOnly::Creat();
return 0;
}
设计一个类，不能被继承
C++98
将构造函数私有化，派生类中调不到基类的构造函数。则无法继承
class NonInherit
{
public:
static NonInherit GetInstance()
{
return NonInherit();
}
private:
NonInherit()
{}
}
C++11
final关键字，final修饰类，表示该类不能被继承。
class A final
{
// ....
};
设计一个类，只能创建一个对象(单例模式)
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。
单例模式有两种实现模式：
饿汉模式
程序一开始就创建对象
缺点：
- 如果单例对象初始化时数据太多，程序启动会变慢
- 如果多个单例模式初始化有依赖关系，饿汉模式将无法控制
class InfoSingleton
{
public:
static InfoSingleton& GetInstance()
{
return _sins;
}
void Insert(string name, int salary)
{
_info[name] = salary;
}
void Print()
{
for (auto& e : _info)
{
cout << e.first << " " << e.second << endl;
}
cout << endl;
}
private:
InfoSingleton()
{}
InfoSingleton(const InfoSingleton&) = delete;
InfoSingleton& operator=(const InfoSingleton&) = delete;
map<string, int> _info;
private:
static InfoSingleton _sins;
};
//在程序入口之前就完成单例对象的初始化
InfoSingleton InfoSingleton::_sins;
int main()
{
InfoSingleton& info = InfoSingleton::GetInstance();
info.Insert("张三", 15000);
info.Insert("李四", 14000);
info.Insert("王五", 11000);
info.Insert("赵六", 13000);
info.Insert("孙七", 12000);
info.Print();
return 0;
}
懒汉模式
第一次获取单例对象时创建
- 对象在主函数之后才会创建，不会影响启动顺序
- 可以主动控制创建顺序
//RAII锁管理类
template<class Lock>
class LockGuard
{
public:
LockGuard(Lock& lk)
:_lk(lk)
{
_lk.lock();
}
~LockGuard()
{
_lk.unlock();
}
private:
Lock& _lk;
};
class InfoSingleton
{
public:
//多个线程同时调用GetInstance，存在线程安全问题
static InfoSingleton& GetInstance()
{
//第一次获取单例对象的时候创建对象
//双检查加锁
//第一次对象创建之后，避免每次都加锁的检查，提高性能
if (_psins == nullptr)
{
_smtx.lock();
try
{
//保存线程安全并且只创建一个单例对象
if (_psins == nullptr)
{
_psins = new InfoSingleton;
}
}
catch (...)
{
_smtx.unlock();
throw;
}
_smtx.unlock();
}
return *_psins;
}
//单例对象一般不需要释放
//单例对象不使用时，必须手动处理
static void DelInstance()
{
LockGuard<mutex> lock(_smtx);
if (_psins)
{
delete _psins;
_psins = nullptr;
cout << "DelInstance()" << endl;
}
}
void Insert(string name, int salary)
{
_info[name] = salary;
}
void Print()
{
for (auto& e : _info)
{
cout << e.first << " " << e.second << endl;
}
cout << endl;
}
private:
InfoSingleton()
{}
InfoSingleton(const InfoSingleton&) = delete;
InfoSingleton& operator=(const InfoSingleton&) = delete;
map<string, int> _info;
private:
static InfoSingleton* _psins;
static mutex _smtx;
};
InfoSingleton* InfoSingleton::_psins = nullptr;
mutex InfoSingleton::_smtx;
int main()
{
InfoSingleton& info = InfoSingleton::GetInstance();
info.Insert("张三", 10000);
info.Insert("李四", 15000);
info.Insert("王五", 13000);
info.Insert("赵六", 11000);
info.Insert("孙七", 12000);
info.Print();
info.DelInstance();
return 0;
}
