【小梦C嘎嘎——启航篇】C++特殊类设计😎

• 前言🙌
• • 1.请设计一个类，该类不能被继承
  • 2.请设计一个类，只能在堆上创建对象
  • 3.请设计一个类，只能在栈上创建对象
  • 4.请设计一个类，该类不能发生拷贝
  • 5.请设计一个类，该类只能创建一个对象
  • • 什么是单例模式
    • 饿汉模式
    • 懒汉模式的实现
    • 总结撒花💞

         

      😎博客昵称：博客小梦

      😊最喜欢的座右铭：全神贯注的上吧！！！

      😊作者简介：一名热爱C/C++，算法等技术、喜爱运动、热爱K歌、敢于追梦的小博主！

      😘博主小留言：哈喽！😄各位CSDN的uu们，我是你的博客好友小梦，希望我的文章可以给您带来一定的帮助，话不多说，文章推上！欢迎大家在评论区唠嗑指正，觉得好的话别忘了一键三连哦！😘

      前言🙌

          哈喽各位友友们😊，我今天又学到了很多有趣的知识，现在迫不及待的想和大家分享一下！😘都是精华内容，可不要错过哟！！！😍😍😍

      1.请设计一个类，该类不能被继承

      实现思想：

      • 将构造函数和拷贝构造函数私有化
      • 用C++11关键字final修饰类，表示这个类不能被继承

        class B {
        private:
        	B() {};
        	B(const B& b) = delete;
        };
        class B final{
        };
        class C :public B{
        public:
        	
        	C()
        	{}
        };
        int main()
        {
        	C c1;
        }
        

        2.请设计一个类，只能在堆上创建对象

        实现思路：

        方案一：构造函数私有化，防拷贝。通过公共接口创建堆上的对象

        class HeapOnly
        {
        public:
        	static HeapOnly* CreateObj()
        	{
        		return new HeapOnly;
        	}
        	HeapOnly(const HeapOnly& hp) = delete;
        private:
        	HeapOnly()
        	{
        		cout << "HeapOnly()" << endl;
        	}
        };
        

        方案二：析构函数私有化:由于h1对象释放时，会自动调用析构，但是析构已经被私有化了，因此会编译错误。

        class HeapOnly
        {
        public:
        	void Destroy()
        	{
        		delete this;
        	}
        private:
        	
        	~HeapOnly()
        	{
        		cout << "~HeapOnly()" << endl;
        	}
        };
        int main()
        {
        	//HeapOnly h1;
        	HeapOnly *h1 = new HeapOnly();
        	h1->Destroy();
        	return 0;
        }
        

        3.请设计一个类，只能在栈上创建对象

        实现思路：将构造函数私有化，把operator new禁掉。一个类可以设置专属的，就不会去调用全局的operator new。

        class StackOnly
        {
        public:
        	static StackOnly CreateObj()
        	{
        		StackOnly obj1;
        		return obj1;
        	}
        	//将new禁掉
        	void* operator new(size_t size) = delete;
        private:
        	// 构造函数私有化
        	StackOnly()
        	{
        		cout << "HeapOnly()" << endl;
        	}
        };
        int main()
        {
        	StackOnly s1 = StackOnly::CreateObj();
        	return 0;
        }
        

        4.请设计一个类，该类不能发生拷贝

        实现思路：防拷贝，防赋值

        //c++ 98实现
        class A {
        private:
        	A(const A& a1);
        	A& operator=(const A& a1);
        };
        //c++11 实现
        class A {
        	A(const A& a1) = delete;
        	A& operator=(const A& a1) = delete;
        };
        

        5.请设计一个类，该类只能创建一个对象

        这里的设计模式有23种，这里只实现单例模式

        单例模式又分为两种实现模式：饿汉模式和懒汉模式。这里实现没有加入线程的知识，因为博主还没有学到线程的知识，所以暂时先简单的设计。后面学习了线程后，在考虑线程安全问题，对这部分的实现进行一个完善。

        什么是单例模式

        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。如何是设计只有一个内存池的场景时，可以使用单例模式进行一个设计。

        饿汉模式

        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**。也就是说在main函数启动时，提前创建好实例对象**

        • 优点：实现简单
        • 缺点：1、可能会导致进程启动慢、2、如果两个单例有启动先后顺序，那么饿汉无法控制

          实现思路：

          • 首先还是先把构造函数私有化、拷贝构造函数私有化，最好把赋值重载函数也一样私有化或者禁掉。

          • 要想只生成一个共有的对象，并且该对象是在mian函数启动前创建好，可以在类内定义一个static singletion m_instance 成员变量。它是属于整个类的，而不是每一个对象的。确保只有这一个对象。

          有的小伙伴可能会想到定义成全局的对象，但是会存在一些缺点：

          1. 构造函数私有，创建不出来全局对象
          2. 全局对象容易被人修改
          3. 如果在一个.h文件中定义全局变量，有多个.cpp文件包含了这个头文件，链接时会出现重定义问题。

          class singletion {
          public:
          	//被访问的公共节点
          	static  singletion* GetInstance()
          	{
          		return &m_instance;
          	}
          	
          	int& get_a()
          	{
          		return _a;
          	}
          	void Print()
          	{
          		cout << _a << endl;
          	}
          private:
          	singletion() = delete;
          	singletion& operator=(const singletion& s) = delete;
          	singletion(const singletion& s) = delete;
          	static singletion m_instance;
          	int _a = 0;
          };
          //初始化
          singletion singletion:: m_instance
          

          懒汉模式的实现

          懒汉模式：第一次使用实例对象时，创建对象（现吃现做）

          缺点：实现复杂

          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。

          实现思路：

          1.构造函数私有化，防拷贝，防赋值

          2.设计一个静态的对象指针成员变量，保证这个指针是这个类的，确保它是单例的。后面通过公共接口调用该指针申请对象。实现只有第一次调用时动态申请对象实例。

          3.这里实现了手动释放对象的空间资源和main函数结束后，自动释放两种回收资源的方式。实现自动回收，则在B类中定义一个内部类，通过gc对象结束生命周期，自动调用它的析构，然后在调用B类的析构函数，从而完成资源的释放。

          class B
          {
          public:
          	static B* GetInstance()
          	{
          		if (_inst == nullptr)
          		{
          			_inst = new B;
          		}
          		return _inst;
          	}
          	//手动释放---直接外面调用该接口
          	static void DelInstance()
          	{
          		if (_inst)
          		{
          			delete _inst;
          			_inst = nullptr;
          		}
          	}
          private:
          	B()
          	{}
          	~B()
          	{
          		// 持久化：要求把数据写到文件
          		cout << "数据写到文件" << endl;
          	}
          	B(const B& aa) = delete;
          	B& operator=(const B& aa) = delete;
          	int _n = 0;
          	static B* _inst;
          	class gc
          	{
          	public:
          		//通过内部类的析构函数调用B类的析构接口
          		~gc()
          		{
          			DelInstance();
          		}
          	};
          	static gc _gc;
          };
          B* B::_inst = nullptr;
          //全局只有一个gc对象，刚好对应释放一次B对象的资源空间，
          //当main函数结束，gc也会结束，从而自动回收单例对象的资源
          B::gc B::_gc;
          

          一般来说，new的懒汉对象不需要提前释放，进程正常结束会释放资源。这里是操作系统层次上的操作，不会调用析构函数。如果对于有些场景，析构函数内部需要完成将数据拷贝回硬盘再析构的话，这里就会出现问题。因此，可以设计出一个内部类，通过内部类对象结束访问到其析构函数，从而完成拷贝并回收资源的工作。

          总结撒花💞

             本篇文章旨在分享的是C++特殊类设计知识。希望大家通过阅读此文有所收获！

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