【C++干货铺】常用的特殊类——饿汉模式和懒汉模式

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目录

请设计一个类，不能被拷贝

请设计一个类，只能在堆上创建对象

请设计一个类，只能在栈上创建对象

请设计一个类，不能被继承

请设计一个类，只能创建一个对象（单例模式）

设计模式

单列模式

饿汉模式

懒汉模式

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请设计一个类，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。

//C++98
//将拷贝构造函数和复制重载函数私有化
class CopyBan
{
public:
	 CopyBan()
	 {}
private:
	CopyBan(const CopyBan& );
	CopyBan& operator=(const CopyBan&);
};

原因：

• 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。

//C++11
//使用关键字delete删除拷贝构造函数和赋值重载函数
class Copyban
{
	Copyban(const Copyban&) = delete;
	Copyban& operator=(const Copyban&)=delete;
};

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请设计一个类，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。
• 提供一个静态的成员函数，在该静态成员函数中完成堆对象的创建

class HeapOnly
{
public:
	static HeapOnly* Create()
	{
		return new HeapOnly;
	}
private:
	HeapOnly(){}
	//也可以使用delete关键字删除两个函数
	HeapOnly(const HeapOnly&) {}
 	HeapOnly& operator=(const HeapOnly&){}
};

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请设计一个类，只能在栈上创建对象

实现方式：

同上将构造函数私有化，然后设计静态方法创建对象返回即可。

//将new和delete操作符删除
class StackOnly
{
public:
	static StackOnly Cerate()
	{
		//返回匿名对象
		return StackOnly();
	}
	void* operator new(size_t size)  = delete;
	void operator delete(void* ptr) = delete;
private:
	StackOnly() {};

};

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请设计一个类，不能被继承

C++98

//C++98 将构造函数私有化，派生类中调不到基类的构造函数，则无法被继承
class NonInherit
{
public:
	static NonInherit Cerate()
	{
		//返回匿名对象
		return NonInherit();
	}
private:
	NonInherit() {};

};

C++11

final关键字:final修饰类，表示该类不能被继承

//C++11
class A final
{
	// ....
};

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请设计一个类，只能创建一个对象（单例模式）

设计模式

设计模式（Design Pattern）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。为什么会产生设计模式这样的东西呢？就像人类历史发展会产生兵法。最开始部落之间打
仗时都是人拼人的对砍。后来春秋战国时期，七国之间经常打仗，就发现打仗也是有套路的，后
来孙子就总结出了《孙子兵法》。孙子兵法也是类似。

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。

单列模式

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。

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。

// 饿汉模式:提前(main函数启动时)创建好实例对象
// 优点：实现简单
// 缺点：1、可能会导致进程启动慢、2、如果两个单例有启动先后顺序，那么饿汉无法控制
class A
{
public:
	static A* GetInstance()
	{
		return &_inst;
	}

	void Add(const string& key, const string& value)
	{
		_dict[key] = value;
	}

	void Print()
	{
		for (auto& kv : _dict)
		{
			cout << kv.first << ":" << kv.second << endl;
		}
		cout << endl;
	}
private:
	A()
	{}

	A(const A& aa) = delete;
	A& operator=(const A& aa) = delete;

	map _dict;
	int _n = 0;

	static A _inst;
};

A A::_inst;
int main()
{
	//A aa1;
	//A aa2;

	A::GetInstance()->Add("sort", "排序");
	A::GetInstance()->Add("left", "左边");
	A::GetInstance()->Add("right", "右边");
	A::GetInstance()->Print();

	//禁用拷贝构造和赋值重载可以防止被拷贝生成其他类
	/*A copy(*A::GetInstance());
	copy.Print();

	A::GetInstance()->Add("left", "剩余");
	copy.Print();
	A::GetInstance()->Print();*/

	//*A::GetInstance() = *A::GetInstance();

	return 0;
}

如果这个单例对象在多线程高并发环境下频繁使用，性能要求较高，那么显然使用饿汉模式来避
免资源竞争，提高响应速度更好。

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:第一次用的时候再创建（现吃现做）
// todo:线程安全问题
// new的懒汉对象一般不需要释放，进程正常结束会释放资源
// 如果需要做一些动作，比如持久化，那么可以利用gc类static对象搞定
class B
{
public:
	static B* GetInstance()
	{
		if (_inst == nullptr)
		{
			_inst = new B;
		}

		return _inst;
	}

	void Add(const string& key, const string& value)
	{
		_dict[key] = value;
	}

	void Print()
	{
		for (auto& kv : _dict)
		{
			cout << kv.first << ":" << kv.second << endl;
		}
		cout << endl;
	}

	static void DelInstance()
	{
		if (_inst)
		{
			delete _inst;
			_inst = nullptr;
		}
	}

private:
	B()
	{}

	~B()
	{
		// 持久化：要求把数据写到文件
		cout << "数据写到文件" << endl;
	}

	B(const B& aa) = delete;
	B& operator=(const B& aa) = delete;

	map _dict;
	int _n = 0;

	static B* _inst;

	class gc
	{
	public:
		~gc()
		{
			DelInstance();
		}
	};

	static gc _gc;
};

B* B::_inst = nullptr;
B::gc B::_gc;

int main()
{
	B::GetInstance()->Add("sort", "排序");
	B::GetInstance()->Add("left", "左边");
	B::GetInstance()->Add("right", "右边");
	B::GetInstance()->Print();

	B::GetInstance()->Add("right", "xxx");
	B::GetInstance()->Print();
	
	//B::DelInstance();
	cout << "xxxxxxxxxxx" << endl;

	// 期望main函数结束后自动调用

	return 0;
}

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