文章目录
- 1.请设计一个类,不能被拷贝
- 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,不能被继承
- 5. 请设计一个类,只能创建一个对象(单例模式)
1.请设计一个类,不能被拷贝
拷贝只会发生在两种场景中:拷贝构造函数以及赋值运算符的重载;因此想要让一个类禁止拷贝,只需要让该类不能够调用赋值运算符的重载以及拷贝构造函数即可
。
c++98的方法:
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 People
{// ...private:People(const People&);People& operator=(const People&);//...
};
原因:
- 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,就不能够禁止拷贝了。
- 只声明不定义:不定义是因为该函数根本不会调用,定义了其实也没有什么意义,不写反而还简单,而且如果定义了就不会防止成员函数的内部拷贝。
c++11的方法:
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 People
{// ...People(const People&)=delete;People& operator=(const People&)=delete;//...
};
2. 请设计一个类,只能在堆上创建对象
实现方式:
- 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类对象;
- 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* CreatObject(){return new HeapOnly;}
private:HeapOnly(){};//c++98//1.只声明不实现,因为实现可能会很复杂,而你本身不需要//2.声明成私有HeapOnly(const HeapOnly&);//or//c++11HeapOnly(const HeapOnly&)=delete;
};
3. 请设计一个类,只能在栈上创建对象
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 CreatObj(){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;//new和delete操作符用于在堆(heap)内存上创建和删除对象void operator delete(void* p) = delete;
private:StackOnly() :_a(0){}
private:int _a;
}
4. 请设计一个类,不能被继承
C++98方式
// 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
{
// …
};
5. 请设计一个类,只能创建一个对象(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
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。
饿汉模式
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。
class Singleton
{public:static Singleton* GetInstance(){return &m_instance;}private:// 构造函数私有Singleton(){};// C++98 防拷贝Singleton(Singleton const&);Singleton& operator=(Singleton const&);// or// C++11Singleton(Singleton const&) = delete;Singleton& operator=(Singleton const&) = delete;static Singleton m_instance;
};Singleton Singleton::m_instance; // 在程序入口之前就完成单例对象的初始化
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。
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
// 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 <mutex>
#include <thread>
using namespace std;
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;
int main()
{thread t1([]{cout << &Singleton::GetInstance() << endl; });thread t2([]{cout << &Singleton::GetInstance() << endl; });t1.join();t2.join();cout << &Singleton::GetInstance() << endl;cout << &Singleton::GetInstance() << endl;return 0;
}