【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?

2024-06-04 12:33:19 浏览数 (1)

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。

代码语言:javascript复制
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。

代码语言:javascript复制
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。
代码语言:javascript复制
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。

代码语言:javascript复制
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
代码语言:javascript复制
// 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。

代码语言:javascript复制
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
代码语言:javascript复制
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。

代码语言:javascript复制
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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