C++特殊类设计
文章目录
- 1.设计一个类，不能被拷贝
- 2.设计一个类，只能在堆上创建对象
- 3.设计一个类，只能在栈上创建对象
- 4.设计一个类，不能被继承
- 5.设计一个类，只能创建一个对象
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- 5.1 单例模式
- 5.2 饿汉模式
- 5.3 懒汉模式
- 5.4 两种模式的析构函数
- 5.5 两种模式的优缺点
1.设计一个类，不能被拷贝
拷贝只会发生在两个场景中：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的方法：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。
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，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的方法：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。
2.设计一个类，只能在堆上创建对象
我们正常创建一个对象，有三种：
在栈上，堆上，和静态区，现在我们只能在堆上创建。
实现方式：
1.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。
2.提供一个成员函数，在该成员函数中完成堆对象的创建。
但是现在存在一个问题：我们要创建一个对象，需要调用这个成员函数，而调用这个函数，又需要一个对象。这就出现了矛盾了。
解决方法：改成静态的成员函数。
原因：其它函数需要用对象去调用，而构造函数不需要，所以可以new 构造函数。加上static后，函数就没有this指针，外面可以直接调用CreateObj了。
但是，现在还存在一个问题：拷贝构造的时候，那个拷贝对象是在栈上。
解决方法就是不让它进行拷贝构造：
3.设计一个类，只能在栈上创建对象
方法和上面的差不多，但需要改变一些：
因为这里是传值，所以是需要拷贝构造的，那么就不能把拷贝构造删除或者设置成私有。
但是，现在还存在的问题是：能用new调用拷贝构造申请对象。
那么我们就 禁掉operator new可以把new 调用拷贝构造申请对象给禁掉。因为我们这里重载了operator new，那么它就不会去调用全局，而去调用我们自己的。
4.设计一个类，不能被继承
C++98方式：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。
C++11方式：final关键字，final修饰类，表示该类不能被继承。
5.设计一个类，只能创建一个对象
设计模式是：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。
5.1 单例模式
单例模式：一个类只能创建一个对象，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它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。
单例模式有两种实现模式：饿汉模式和懒汉模式。
5.2 饿汉模式
饿汉模式：就是说不管你将来用不用，程序启动时就创建一个唯一的实例对象。
这里我们在类里面定义了一个静态的对象，这样行不行。
为什么这样是可以的呢？
原因是：这个静态的对象，其实是不在这个类里的。它是所有对象的，它生命周期和全局的一样，只是会受到类域的限制。
那么为什么不设置全局的呢？
原因是：全局不能访问私有的。
我们这里仅仅是声明，还没有定义，我们还需要在程序入口之前就完成单例对象的初始化。
这样我们再把定义好的对象返回。
我们这里也可以定义指针：
不过我们还要把拷贝构造给删除：
那么我们想得到这个对象，只能调用这个函数：
5.3 懒汉模式
如果单例对象构造十分耗时或者占用很多资源，比如加载插件啊， 初始化网络连接啊，读取文件啊等等，而有可能该对象程序运行时不会用到，那么也要在程序一开始就进行初始化，就会导致程序启动时非常的缓慢。 所以这种情况使用懒汉模式（延迟加载）更好。
懒汉模式：一开始不创建对象，第一调用GetInstance再创建对象。
懒汉模式只需要在定义的时候定义成空，当第一次调用时创建对象，其它时候直接把对象返回。
5.4 两种模式的析构函数
单例模式其实不需要写析构函数，因为单例模式基本是在整个程序都在使用，当进程结束时，会一起还给操作系统。
但是在某些特殊的情况下，需要析构：
析构时需要信息写到文件持久化。
那么我们该怎么执行这个析构函数呢？
这里的意思是：定义一个静态成员变量，程序结束时，系统会自动调用它的析构函数从而释放单例对象。这里设置内部类或者外部类都行。
5.5 两种模式的优缺点
我们举个例子来说明一下种模式的优缺点：
现在有两个单例对象：一个数据库对象，一个缓存对象。
如果要求先初始化数据库对象，再初始化缓存对象，我们该选择那个模式？
饿汉模式控制不住，因为它是程序开始前就初始化，所以初始化顺序不确定，就可能会报错。
懒汉模式可以控制，因为当第一次为空的时候才会创建。
饿汉模式，缺点：可能会导致进程启动慢，且如果有多个单例类对象实例启动顺序不确定。优点：简单。
懒汉模式，缺点：复杂。优点：第一次使用实例对象时，创建对象。进程启动无负载。多个单例实例启动顺序自由控制。