【C++航海王:追寻罗杰的编程之路】特殊类的设计方式你知道哪些?

简介: 【C++航海王:追寻罗杰的编程之路】特殊类的设计方式你知道哪些?

1 -> 不能被拷贝的类

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。

class CopyBan
{
public:
  CopyBan()
  {}
 
private:
  //拷贝构造函数声明
  CopyBan(const CopyBan& cb);
 
  //赋值运算符重载声明
  CopyBan& operator=(const CopyBan& cb);
};

原因:

  1. 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
  2. 只声明不定义:不定义是因为该函数根本不会调用,定义了其实没有什么意义,不写反而简单,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。

class CopyBan
{
public:
  CopyBan()
  {}
 
private:
  //拷贝构造函数声明
  CopyBan(const CopyBan& cb) = delete;
 
  //赋值运算符重载声明
  CopyBan& operator=(const CopyBan& cb) = delete;
};

2 -> 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。
class HeapOnly
{
public:
  static HeapOnly* CreateObject()
  {
    return new HeapOnly;
  }
 
private:
  HeapOnly() {}
 
  // C++98
  // 1.只声明,不实现。因为实现可能会很麻烦,而你本身不需要
  // 2.声明成私有
  //HeapOnly(const HeapOnly&);
 
  // C++11    
  HeapOnly(const HeapOnly&) = delete;
};


3 -> 只能在栈上创建对象的类

方法一: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。

class StackOnly
{
public:
  static StackOnly CreateObj()
  {
    return StackOnly();
  }
 
  // 禁掉operator new可以把下面用new 调用拷贝构造申请对象给禁掉
  // StackOnly obj = StackOnly::CreateObj();
  // StackOnly* ptr3 = new StackOnly(obj);
  void* operator new(size_t size) = delete;
  void operator delete(void* p) = delete;
 
private:
  StackOnly()
    :_a(0)
  {}
 
private:
  int _a;
};

4 -> 不能被继承的类

  • C++98
// 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()
  {}
};
 
//派生类
class B : public NonInherit
{};
  • C++11

final关键字,final修饰类,表示该类不能被继承。

class NonInherit final
{}

5 -> 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。

单例模式有两种实现模式:

  • 饿汉模式
class Singleton
{
public:
  //获取单例对象接口
  static Singleton* GetInstance()
  {
    return &m_instance;
  }
 
private:
  Singleton()
  {}
 
  //禁止使用拷贝构造
  Singleton(const Singleton& s) = delete;
 
  //禁止使用赋值运算符重载
  Singleton& operator=(const Singleton& s) = delete;
 
  //保证单例对象在静态区且只有一个
  static Singleton m_instance;//单例对象
};
 
//在程序入口之前就完成单例对象初始化
Singleton Singleton::m_instance;

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。

优点:

  1. 简单

缺点:

  1. 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。
  • 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。

class Singleton
{
public:
  static Singleton* GetInstance() 
  {
    // 注意这里一定要使用Double-Check的方式加锁,才能保证效率和线程安全
    if (nullptr == m_pInstance) 
    {
      m_mtx.lock();
      if (nullptr == m_pInstance) 
      {
        m_pInstance = new Singleton();
      }
      m_mtx.unlock();
    }
 
    return m_pInstance;
  }
 
  // 实现一个内嵌垃圾回收类    
  class CGarbo 
  {
  public:
    ~CGarbo() 
    {
      if (Singleton::m_pInstance)
        delete Singleton::m_pInstance;
    }
  };
 
  // 定义一个静态成员变量,程序结束时,系统会自动调用它的析构函数从而释放单例对象
  static CGarbo Garbo;
 
private:
  // 构造函数私有
  Singleton() {};
 
  // 防拷贝
  Singleton(Singleton const&);
  Singleton& operator=(Singleton const&);
 
  static Singleton* m_pInstance; // 单例对象指针
  static mutex m_mtx;        //互斥锁
};
 
Singleton* Singleton::m_pInstance = nullptr;
Singleton::CGarbo Garbo;
mutex Singleton::m_mtx;

优点:

  1. 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:

  1. 复杂

感谢各位大佬支持!!!

互三啦!!!

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