[C++]特殊类的设计：单例模式

特殊类设计

不能被拷贝的类

C++经典的防拷贝有：unique_ptr thread mutex istream ostream

要想让一个类不支持拷贝，只要让它的拷贝构造函数和赋值运算符无法调用即可

• C++98

  对拷贝构造函数和赋值运算符只声明，不定义，防止编译器自己生成。并将其访问权限设为私有，防止有人在类外定义。

  class CopyBan
  {
  	//...
  
  private:
  	CopyBan(const CopyBan&);
  	CopyBan& operator=(const CopyBan&);
  	//...
  };
  

• C++11

  使用 delete

  class CopyBan
  {
  	//...
  	CopyBan(const CopyBan&) = delete;
  	CopyBan& operator=(const CopyBan&) = delete;
  	//...
  };
  

只能在堆上创建对象的类

设计思路，将构造函数设为私有，只提供专门在堆上创建对象的接口：

该接口必须设置为静态成员函数，不依赖对象调用。

class HeapOnly
{
public:
	static HeapOnly* CreateObj()
	{
		return new HeapOnly;
	}
	HeapOnly(const HeapOnly&) = delete;
private:
	HeapOnly()
	{}
};

为了防止有人在栈上使用拷贝构造，这里可以把拷贝构造删除。

只能在栈上创建对象的类

class  StackOnly
{
public:
	static StackOnly CreateObj()
	{
		return StackOnly();
	}
	StackOnly(const StackOnly&) = delete;
private:
	StackOnly()
	{}
};

不能被继承的类

• C++98

  将构造函数私有化，派生类不能调用基类中的构造函数，则无法继承

class NonInherit
{
public:
	static NonInherit GetInstance()
	{
		return NonInherit();
	}
private:
	NonInherit()
	{}
};

• C++11

  使用 final 关键字

class A final
{
	//...
};

单例模式

一个类只能创建出一个对象，即单例模式

• 饿汉模式

即一开始（main 函数之前）就创建对象，后续只能通过对外提供的接口来获取对象，而不能继续创建。

如下，先把构造函数设为私有，保证无法在类外创建对象。然后在类内创建自己的对象的指针，因为获取对象的函数必须是静态的，而静态成员函数只能使用静态成员变量，所以这个指针也要设置为静态的。静态成员变量类内声明类外定义，由于在声明是类内的，所以它仍属于类内成员，所以可以调用构造函数实例化出对象。

不能忘了把拷贝构造函数删除，防止别人通过拷贝构造创建新的对象。

class Singletion
{
public:
	static Singletion* GetInstance()
	{
		return _spInst;
	}
private:
	Singletion()
	{}
	Singletion(const Singletion&) = delete;

	static Singletion* _spInst;
};

Singletion* Singletion::_spInst = new Singletion;

• 懒汉模式

即一开始不创建对象，在第一次调用 GetInstance 时创建对象

class Singletion
{
public:
	static Singletion* GetInstance()
	{
		if (_spInst == nullptr)
		{
			_spInst = new Singletion;
		}
		return _spInst;
	}
private:
	Singletion()
	{}
	Singletion(const Singletion&) = delete;

	static Singletion* _spInst;
};

Singletion* Singletion::_spInst = nullptr;

总结：

饿汉模式特点：简单，初始化顺序不确定，如果有依赖关系就会有问题。饿汉对象初始化慢且多个饿汉单例对象会影响程序的启动

懒汉模式特点：复杂一点，初始化顺序可以控制，延迟加载初始化，不影响程序启动。