C++——特殊类设计

news2024/12/23 7:43:42

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不能被拷贝的类 

只能在堆上创建对象的类

只能在栈上创建对象的类 

 不能被继承的类

只能创建一个对象的类(单例模式)

饿汉模式

懒汉模式 

单例对象释放问题

 

不能被拷贝的类 

 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。

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

 C++11：：加delete

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

只能在堆上创建对象的类

 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. 提供一个静态的成员函数，在该静态成员函数中完成堆对象的创建

我们可以把析构函数私有，这样红框里创建对象就会报错，我们就只能通过第三种方式在堆上创建对象，因为第三个创建对象的方式不会调用析构，但也存在一个问题，该对象无法释放，如果delete ptr编译器就会报错。

 

 也可以这样专门写一个释放空间的函数

 构造函数私有，提供一个共有的，获取对象的方式，对象控制是new出来的

 

 此时这里三种方式都会报错，因为这里都在调用构造函数

 这时提供一个公有的创建对象的类，这里使用时又存在一个问题，是先有对象还是先有CreateObj

我们将该函数改成静态的，此时就不存在上面的问题

 这种方式还有一个缺陷，进行拷贝构造，拷贝构造的对象还在栈上

 把拷贝构造和赋值禁掉

只能在栈上创建对象的类 

 此时要限制后面俩种方式

把构造函数私有，这种方法虽然可行，但不推荐

 我们可以创建一个静态的函数，但也有缺陷就是拷贝构造的问题

这里会调用拷贝构造，但copy2和copy3不在栈内

加上防拷贝

但这里又会报错，所以不能禁用拷贝构造，这种情况整体不容易处理，因为CreateObj里面创建了局部对象，必须传值返回，不能引用返回（因为会被销毁）

我们可以限制掉new，这种方法很少用，但还有一种情况不好处理，这算是一个小缺陷

 

 不能被继承的类

// 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关键字，final修饰类，表示该类不能被继承。

class A final
{
// ....
};

只能创建一个对象的类(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，该实例被一个进程中的所有程序模块共享。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（在main函数之前就创建出对象）。

思路：1.构造函数私有化（若不私有，就能创建无数个对象）

           2.由于在自己的对象内部，不能创建自己的对象，但我们可以创建自己的指针或静态自己的对象，也可以创建一个静态的指针对象，这里我们创建一个静态的对象

           3.设计相关函数 

using namespace std;
class MemoryPool
{
public:
	static MemoryPool* GetInstance()//获得成员放在静态区
	{
		return _pinst;
	}

	void* Alloc(size_t n)//获取内存函数
	{
		void* ptr = nullptr;
		// ....
		return ptr;
	}

	void Dealloc(void* ptr)//释放内存函数
	{
		// ...
	}

private:
	// 构造函数私有化
	MemoryPool()
	{}

	char* _ptr = nullptr;
	// ...
	static MemoryPool* _pinst; // 声明
};

// 定义
MemoryPool* MemoryPool::_pinst = new MemoryPool;
int main()
{
	void *ptr1= MemoryPool::GetInstance()->Alloc(10);//申请10字节空间
	MemoryPool::GetInstance()->Dealloc(ptr1);//释放空间
	return 0;
}

饿汉模式优点：简单、不存在线程安全问题 

              缺点：1.一个程序中有多个单例，并且有先后创建初始化顺序要求时，饿汉无法控制。 比如设计俩个单例类A和B，假设要求A先创建初始化，B再创建初始化。这个是无法做到的，因为都是静态成员，无法确定初始化的先后顺序。

                        2.饿汉单例类，初始化时任务多，会影响程序的启动速度。

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：第一次使用对象时再创建实例对象。

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<iostream>
using namespace std;
class MemoryPool
{
public:
	static MemoryPool* GetInstance()//获得成员放在静态区
	{
		if (_pinst == nullptr)//如果为空就创建对象
		{
			_pinst = new MemoryPool;
		}
		return _pinst;
	}

	void* Alloc(size_t n)//获取内存函数
	{
		void* ptr = nullptr;
		// ....
		return ptr;
	}

	void Dealloc(void* ptr)//释放内存函数
	{
		// ...
	}

private:
	// 构造函数私有化
	MemoryPool()
	{}

	char* _ptr = nullptr;
	// ...
	static MemoryPool* _pinst; // 声明
};

// 定义
MemoryPool* MemoryPool::_pinst = new MemoryPool;
int main()
{
	void *ptr1= MemoryPool::GetInstance()->Alloc(10);//申请10字节空间
	MemoryPool::GetInstance()->Dealloc(ptr1);//释放空间
	return 0;
}

优点：1.能控制顺序 。2.不影响启动速度。

缺点：1.相对复杂，如线程安全问题（这个问题必须得处理好）。

单例对象释放问题

1.一般情况下，单例对象不需要去释放。一般整个程序运行期间都可能会用它。

2.单列对象一般不大，单例对象在进程正常结束后，也会释放资源。

3.有些特殊的场景需要释放，比如单例对象析构时，要进行一些持久化（往文件、数据库写）操作。 面对这种持久化操作，我们可以直接在类内部再写一个类，这个新的类专门用于资源回收

	class CGarbo {
	public:
		~CGarbo()
		{
			if (_pinst)
				delete _pinst;
		}
	};
using namespace std;
class MemoryPool
{
public:
	static MemoryPool* GetInstance()//获得成员放在静态区
	{
		if (_pinst == nullptr)//如果为空就创建对象
		{
			_pinst = new MemoryPool;
		}
		return _pinst;
	}

	void* Alloc(size_t n)//获取内存函数
	{
		void* ptr = nullptr;
		// ....
		return ptr;
	}

	void Dealloc(void* ptr)//释放内存函数
	{
		// ...
	}
	class CGarbo {
	public:
		~CGarbo()
		{
			if (_pinst)
				delete _pinst;
		}
	};
private:
	// 构造函数私有化
	MemoryPool()
	{}

	char* _ptr = nullptr;
	// ...
	static MemoryPool* _pinst; // 声明
};

// 定义
MemoryPool* MemoryPool::_pinst = new MemoryPool;
static MemoryPool::CGarbo gc;//定义一个回收对象

定义一个静态的回收对象，main函数结束后 ，它会调用析构函数，就会释放单例对象。

                      

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