1. 设计一个类,不能被拷贝
- C++98
将拷贝构造函数与赋值重载只声明不定义,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&);
//...
};
- C++11
class CopyBan
{
// ...
CopyBan(const CopyBan&)=delete;
CopyBan& operator=(const CopyBan&)=delete;
//...
};
2. 设计一个类,只能在堆上创建对象
思路:
1、将类的构造函数设置为private,拷贝构造声明为private。防止别人调用拷贝在栈上生成对象
2、提供一个静态的成员函数,在该静态成员函数中玩成对堆对象的创建
#include<iostream>
using namespace std;
class HeapOnly
{
public:
void Destroy()
{
delete this;
}
private:
~HeapOnly()
{
cout << "~HeapOnly()" << endl;
}
int _x;
};
int main()
{
//HeapOnly ho1;
//static HeapOnly ho2;
HeapOnly* pho3 = new HeapOnly;
pho3->Destroy();
return 0;
}
#include<iostream>
using namespace std;
class HeapOnly
{
public:
static HeapOnly* CreateObj(int x = 0)
{
HeapOnly* p = new HeapOnly(x);
return p;
}
private:
HeapOnly(int x)
:_x(x)
{}
HeapOnly(const HeapOnly& hp) = delete;
HeapOnly& operator =(const HeapOnly& hp) = delete;
int _x;
};
int main()
{
//HeapOnly ho1;
//static HeapOnly ho2;
HeapOnly::CreateObj(10);
//HeapOnly p2(*p1);
return 0;
}
3. 设计一个类,只能在栈上创建对象
#include<iostream>
using namespace std;
class StackOnly
{
public:
static StackOnly CreateObj(int x = 0)
{
return StackOnly(x);
}
//防止拷贝构造被ban之后,无法传值返回
StackOnly(StackOnly&& st)
:_x(st._x)
{
cout << "StackOnly(StackOnly&& st)" << endl;
}
private:
int _x;
StackOnly(int x)
:_x(x)
{
cout << "StackOnly(int x)" << endl;
}
StackOnly(const StackOnly& s) = delete;
};
int main()
{
StackOnly st1 = StackOnly::CreateObj(1);
static StackOnly st2 = move(st1);
//static StackOnly st2 = st1;
return 0;
}
但是我们虽然ban掉了在堆上创建对象,却无法ban掉静态对象。
运行结果:
4. 请设计一个类,不能被继承
- C++98方法
// C++98中构造函数私有化,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方法
final修饰类,表示该类不能被继承
class A final
{
// ....
};
5. 请设计一个类,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。比如在某个服务器中,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
不管用不用,程序启动就创建一个唯一的实例对象
优点:简单
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
#include<iostream>
#include<vector>
#include<string>
#include<mutex>
#include<thread>
using namespace std;
class Singleton
{
public:
static Singleton* GetInstance()
{
return _ins;
}
void Add(const string& str)
{
_mtx.lock();
_v.push_back(str);
_mtx.unlock();
}
void Print()
{
_mtx.lock();
for (auto& e : _v)
{
cout << e ;
}
cout << endl;
_mtx.unlock();
}
private:
mutex _mtx;
vector<string> _v;
static Singleton* _ins;
Singleton()
{}
};
Singleton* Singleton::_ins = new Singleton;
int main()
{
int n = 10;
thread t1([n]() {
for (size_t i = 0; i < n; ++i)
{
Singleton::GetInstance()->Add("t1线程"+to_string(rand())+'\n');
}
});
thread t2([n]() {
for (size_t i = 0; i < n; ++i)
{
Singleton::GetInstance()->Add("t2线程"+to_string(rand())+'\n');
}
});
t1.join();
t2.join();
Singleton::GetInstance()->Print();
return 0;
}
运行结果:
- 懒汉模式
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。
缺点:复杂
#include<iostream>
#include<vector>
#include<string>
#include<mutex>
#include<thread>
using namespace std;
class Singleton
{
public:
static Singleton* GetInstance()
{
//双检查加锁
//提高效率,只有第一次创建实例对象时才加锁
if (_ins == nullptr)
{
_smtx.lock();
//保证线程安全(防止多线程多次调用new,造成实例对象不唯一)
if (_ins == nullptr)
{
_ins = new Singleton;
}
_smtx.unlock();
}
return _ins;
}
void Add(const string& str)
{
_mtx.lock();
_v.push_back(str);
_mtx.unlock();
}
void Print()
{
_mtx.lock();
for (auto& e : _v)
{
cout << e;
}
cout << endl;
_mtx.unlock();
}
//一般全局都要使用单例对象,所以单例对象一般不需要释放
static void DelInstance()
{
_smtx.lock();
if (_ins)
{
delete _ins;
_ins = nullptr;
}
_smtx.unlock();
}
//单例对象回收
class GC
{
public:
~GC()
{
DelInstance();
}
};
static GC _gc;
private:
mutex _mtx;
static mutex _smtx;
vector<string> _v;
static Singleton* _ins;
Singleton()
{}
};
Singleton* Singleton::_ins = nullptr;
mutex Singleton::_smtx;
Singleton::GC Singleton::_gc;
int main()
{
int n = 10;
thread t1([n]() {
for (size_t i = 0; i < n; ++i)
{
Singleton::GetInstance()->Add("t1线程"+to_string(rand())+'\n');
}
});
thread t2([n]() {
for (size_t i = 0; i < n; ++i)
{
Singleton::GetInstance()->Add("t2线程"+to_string(rand())+'\n');
}
});
t1.join();
t2.join();
Singleton::GetInstance()->Print();
return 0;
}