C++之类作用域

news2024/10/7 14:32:27

目录

1、全局作用域

2、类作用域

2.1、设计模式之Pimpl

2.2、单例模式的自动释放

2.2.0、检测内存泄漏的工具valgrind

2.2.1、可以使用友元形式进行设计

2.2.2、内部类加静态数据成员形式

2.2.3、atexit方式进行

2.2.4、pthread_once形式

 

作用域可以分为类作用域、类名的作用域以及对象的作用域几部分内容。在类中定义的成员变量和成员函数的作用域是整个类，这些名称只有在类中（包含类的定义部分和类外函数实现部分）是可见的，在类外是不可见的，因此，可以在不同类中使用相同的成员名。另外，类作用域意味着不能从外部直接访问类的任何成员，即使该成员的访问权限是public，也要通过对象名来调用，对于static成员函数，要指定类名来调用。
如果发生“屏蔽”现象，类成员的可见域将小于作用域，但此时可借助this指针或“类名::”形式指明所访问的是类成员，这有些类似于使用::访问全局变量。例如:

#include <iostream>
using std::cout;
using std::endl;
int num = 1;
namespace wd
{

	int num = 20;

	class Example
	{
	public:
		void print(int num) const
		{
			cout << "形参num = " << num << endl;
			cout << "数据成员num = " << this->num << endl;
			cout << "数据成员num = " << Example::num << endl;
			cout << "命名空间中num = " << wd::num << endl;
			cout << "全局变量num = " << ::num << endl;
		}
	private:
		int num;
	};
}//end of namespace wd

int main()
{
	wd::Example().print(100); //通过匿名对象调用print函数

	return 0;
}

和函数一样，类的定义没有生存期的概念，但类定义有作用域和可见域。使用类名创建对象时，首要的前提是类名可见，类名是否可见取决于类定义的可见域，该可见域同样包含在其作用域中，类本身可被定义在3种作用域内，这也是类定义的作用域。

1、全局作用域

在函数和其他类定义的外部定义的类称为全局类，绝大多数的 C++ 类是定义在该作用域中，我们在前面定义的所有类都是在全局作用域中，全局类具有全局作用域。

2、类作用域

一个类可以定义在另一类的定义中，这是所谓嵌套类或者内部类，举例来说，如果类A定义在类B中，如果A的访问权限是public，则A的作用域可认为和B的作用域相同，不同之处在于必须使用B::A的形式访问A的类名。当然，如果A的访问权限是private，则只能在类内使用类名创建该类的对象，无法在外部创建A类的对象。

#include<iostream>
using namespace std;
class Line
{
public:
	Line(int x1, int y1, int x2, int y2);
	void printLine() const;

private:
	class Point
	{
	public:
		Point(int x = 0, int y = 0)
			: _x(x), _y(y)
		{

		}

		void print() const;
	private:
		int _x;
		int _y;
	};
private:
	Point _pt1;
	Point _pt2;
};
Line::Line(int x1, int y1, int x2, int y2)
	: _pt1(x1, y1)
	, _pt2(x2, y2)
{

}
void Line::printLine() const
{
	_pt1.print();
	cout << " ---> ";
	_pt2.print();
	cout << endl;
}
void Line::Point::print() const
{
	cout << "(" << _x
		<< "," << _y
		<< ")";
}
int main()
{
	Line l1(1, 2, 3, 4);
	l1.printLine();

	return 0;
}

注意:由于Point是私有类,不能在类外对其进行访问:

如果是正确定义的:

2.1、设计模式之Pimpl

PImpl是Pointer to Implementation的缩写，也被称为“编译期实现”，是一种C++设计的模式。 用于将类的实现细节与其公共接口分离开来。该模式的核心思想是 通过一个指向类的实现的指针来隐藏类的实现细节，从而提高类的封装性和安全性。

PImpl是一种C++编程技巧，它将类的实现细节从对象表示中移除，放到一个分离的类中，并以一个不透明的指针进行访问。 此技巧用于构造拥有稳定 ABI 的 C++ 库接口，及减少编译时依赖。


一.PImpl的好处
使用PImpl模式的好处是：

可以避免对实现细节的公开，从而减少了头文件中的依赖项和编译时间，并且使得类的实现可以更加灵活和方便地修改，而不会影响其公共接口。

在使用PImpl模式时，通常需要将类的实现细节封装在一个单独的结构体或类中，称为“实现类”或“pImpl类”，然后通过一个指向该实现类的指针来访问实现细节。这个指针通常作为 类的私有成员变量，并在类的构造函数和析构函数中进行初始化和清理。这样，当类的实现细节发生变化时，只需要修改实现类而不需要修改公共接口，从而实现了类的高内聚低耦合的设计目标。

 参考博客:

设计模式之Pimpl模式-CSDN博客icon-default.png?t=N7T8https://blog.csdn.net/xhtchina/article/details/112795569?ops_request_misc=%257B%2522request%255Fid%2522%253A%2522170865960916800227465939%2522%252C%2522scm%2522%253A%252220140713.130102334..%2522%257D&request_id=170865960916800227465939&biz_id=0&utm_medium=distribute.pc_search_result.none-task-blog-2~blog~sobaiduend~default-2-112795569-null-null.nonecase&utm_term=%E8%AE%BE%E8%AE%A1%E6%A8%A1%E5%BC%8F%E4%B9%8BPimpl&spm=1018.2226.3001.4450

2.2、单例模式的自动释放

在类和对象那一章，我们看过单例模式，其中对象是由_pInstance指针来保存的，而在使用单例设计模式的过程中，也难免会遇到内存泄漏的问题。那么是否有一个方法，可以让对象自动释放，而不需要程序员自己手动去释放呢？在学习了嵌套类之后，我们就可以完美的解决这一问题。
在涉及到自动的问题时，我们很自然的可以想到：当对象被销毁时，会自动调用其析构函数。利用这一特性，我们可以解决这一问题。

2.2.0、检测内存泄漏的工具valgrind

" 安装方式：
$ sudo apt install valgrind
" 使用方式:
$ valgrind --tool=memcheck --leak-check=full ./test

2.2.1、可以使用友元形式进行设计

//1、友元实现单例对象的自动释放
class AutoRelease;
class Singleton
{
  friend AutoRelease;
public:
  static Singleton *getInstance()
{
    if(nullptr == _pInstance)
   {
      _pInstance = new Singleton();
   }
    return _pInstance;
 }
  static void destroy()
 {
    if(_pInstance)
   {
      delete _pInstance; //1、调用析构函数 2、operator delete
      _pInstance = nullptr;
   }
 }
private:
  Singleton()
 {
    cout << "Singleton()" << endl;
 }
  ~Singleton()
 {
    cout << "~Singleton()" << endl;
 }
private:
  static Singleton *_pInstance;
};
Singleton *Singleton::_pInstance = nullptr;
class AutoRelease
{
public:
  AutoRelease()
 {
    cout << "AutoRelease()" << endl;
 }
  ~AutoRelease()
 {
    cout << "~AutoRelease()" << endl;
    if(Singleton::_pInstance)
   {
      delete Singleton::_pInstance;//1、调用析构函数 2、operator delete
      Singleton::_pInstance = nullptr;
   }
 }
};

2.2.2、内部类加静态数据成员形式

class Singleton
{
public:
  static Singleton * getInstance()
 {
    if(_pInstance == nullptr)
   {
      _pInstance = new Singleton();
   }
    return _pInstance;
 }
 
private:
  class AutoRelease
 {
  public:
    AutoRelease()
   {
      cout << "AutoRelease()" << endl;
   }
   
    ~AutoReleas()
   {
      cout << "~AutoRelease()" << endl;
     
    if(_pInstance)
     {
        delete _pInstance;
        _pInstance = nullptr;
     }
   }
 };
private:
  Singleton()
 {
    cout << "Singleton()" << endl;
 }
 
  ~Singleton()
 {
    cout << "~Singleton()" << endl;
 }
 
private:
  static Singleton *_pInstance;
  static AutoRelease  _auto;
};

2.2.3、atexit方式进行

class Singleton
{
public:
  static Singleton *getInstance()
 {
    //对于多线程环境，不安全
    if(nullptr == _pInstance)
   {
      _pInstance = new Singleton();
      atexit(destroy);
   }
    return _pInstance;
 }
  static void destroy()
 {
    if(_pInstance)
   {
      delete _pInstance;//1、调用析构函数 2、operator delete
      _pInstance = nullptr;
   }
 }
private:
  Singleton()
 {
    cout << "Singleton()" << endl;
 }
  ~Singleton()
 {
    cout << "~Singleton()" << endl;
 }
private:
  static Singleton *_pInstance;
};
/* Singleton *Singleton::_pInstance = nullptr; //饱汉模式(懒汉模式)*/
Singleton *Singleton::_pInstance = getInstance();//饿汉模式

2.2.4、pthread_once形式

//4、pthread_once,平台相关性的函数
class Singleton
{
public:
  static Singleton *getInstance()
 {
    pthread_once(&_once, init);
    return _pInstance;
}
  static void init()
 {
    _pInstance = new Singleton();
    atexit(destroy);
 }
  static void destroy()
 {
    if(_pInstance)
   {
      delete _pInstance;//1、调用析构函数 2、operator delete
      _pInstance = nullptr;
   }
 }
private:
  Singleton()
 {
    cout << "Singleton()" << endl;
 }
  ~Singleton()
 {
    cout << "~Singleton()" << endl;
 }
private:
  static Singleton *_pInstance;
  static pthread_once_t _once;
};
Singleton *Singleton::_pInstance = nullptr; //饱汉模式(懒汉模式)
/* Singleton *Singleton::_pInstance = getInstance();//饿汉模式 */
pthread_once_t Singleton::_once = PTHREAD_ONCE_INIT;

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