C++的特殊类设计 饥饿汉模式

2024-06-24 00:44
文章标签 c++ 设计 模式 特殊 饥饿

本文主要是介绍C++的特殊类设计 饥饿汉模式,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

目录

特殊类设计

设计一个不能被拷贝的类

设计一个只能在堆上创建对象的类

设计一个只能在栈上创建对象的类

设计一个不能继承的类

设计模式

单例模式

饿汉模式

饥汉模式


特殊类设计

设计一个不能被拷贝的类

C++98的设计方式:将该类的拷贝构造和赋值运算符重载函数均只声明不定义,并将它们的访问权限设置为私有

class CopyBan
{// ...//设置为私有
private:CopyBan(const CopyBan&);CopyBan& operator=(const CopyBan&);//...
};
  • 只声明不定义:本就不会使用再定义没意义,且如果有定义的话虽然设置了private,但只是为了防外部人调用的,但类内部的其它成员还可以使用拷贝构造和赋值重载

template<class T>
class SmartPtr
{
public:// RAIISmartPtr(T* ptr):_ptr(ptr){}//...void Printf(){SmartPtr<int> s1(new int(2));SmartPtr s2(s1);}private://拷贝构造SmartPtr(const SmartPtr& s){cout << "SmartPtr(const SmartPtr& s)" << endl;}T* _ptr;
};
  • 设置为private: 只声明不设置为private,外部用户就可以在类外实现这两个函数的定义
class Example {
public:Example() {};//只声明不定义Example(const Example& e);//拷贝构造Example& operator=(const Example& e);//赋值重载
};// 在类外部定义 拷贝构造 和 赋值重载
Example::Example(const Example& e)
{cout << "Example(const Example& e)\n";
}Example& Example::operator=(const Example& e)
{cout << "Example& Example::operator=(const Example& e)\n";return *this;
}int main()
{	// 使用类外定义的 拷贝构造 和 赋值重载Example e1;Example e2(e1);e2 = e1;return 0;
}

C++11的设计方式:使用=delete的方法,在成员函数后加上=delete,那么编译器就不会生成该成员函数的定义(不需要再使用private限制了,但仍需声明)

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

设计一个只能在堆上创建对象的类

设计方式:将构造函数设为私有,防止用户在类外调用构造函数从而在栈上生成对象,然后再定义一个public权限的静态成员函数,该函数用于在堆上创建该类的对象并返回该对象的指针

补充:还需要将拷贝构造和赋值重载也设置为只声明不定义 + 访问权限为private 或者 =delete,防止用户调用默认的拷贝构造在栈上生成该类的对象

class HeapOnly
{
public://静态成员函数:可以直接通过类名调用,而不需要类的对象实例static HeapOnly* CreatObj(){return new HeapOnly;//在堆上new一个HeapOnly类型的匿名对象,并返回该对象的指针   }HeapOnly(const HeapOnly& e)=delete;HeapOnly& operator=(const HeapOnly& e)=delete;
private:HeapOnly() {};//默认构造函数};int main()
{//HeapOnlye1;//错误,不可访问//HeapOnly* e2 = CreatObj();//错误,找不到该函数HeapOnly* e2 = HeapOnly::CreatObj();//HeapOnlye3(*e2);//尝试调用拷贝构造在栈上生成一个该类的对象return 0;
}
  • 还可以加上多参数模板,实现传递多个参数进行构造,当然构造函数也要提供合适的版本

class HeapOnly
{
public:template<class... Args>static HeapOnly* CreateObj(Args&&... args){return new HeapOnly(args...);}HeapOnly(const HeapOnly&)=delete;HeapOnly& operator=(const HeapOnly&)=delete;private://无参构造
HeapOnly()
{}//接收两个参数的构造函数
HeapOnly(int x, int y):_x(x),_y(y)
{}};int main()
{HeapOnly* ho3 = HeapOnly::CreateObj();HeapOnly* ho4 = HeapOnly::CreateObj(1,1);return 0;
}

设计一个只能在栈上创建对象的类

设计方式:构造函数设为私有,设计一个合适的静态成员函数,拷贝构造不用=delete限制、赋值重载需要=delete限制

class StackOnly
{
public:template<class... Args>static StackOnly CreateObj(Args&&... args){return StackOnly(args...);//用于返回在栈上创建的一个匿名对象的静态成员函数,返回类型不是StackOnly*而是StackOnly }//只封住了赋值重载StackOnly& operator=(const StackOnly&) = delete;private://无参默认构造函数StackOnly() {cout << "StackOnly()" << endl;};StackOnly(int x,int y)//支持两个参数的默认构造函数:_x(x),_y(y){cout << "StackOnly(int x,int y)" << endl;};int _x;int _y;
};int main()
{StackOnly ho1 = StackOnly::CreateObj();StackOnly ho2 = StackOnly::CreateObj(1, 1);StackOnly* ho3 = new StackOnly(ho1);//没有=delete拷贝构造,就可以使用系统提供的默认拷贝构造//通过反汇编可以看到是先new在堆上分配了一个8字节大小的内存,然后将调用默认拷贝构造生成的匿名对象放入该内存中,最后返回该对象的地址给ho3return 0;
}
  • new + 拷贝构造也可以在堆上创建对象,所以我们可以直接重写一个new,并=delete该new
//重载一个类专属的operator new,此时再去new StackOnly就不会去调用全局的operator new
void* operator new(size_t n) = delete;

设计一个不能继承的类

C++98的设计方式: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的设计方式:final关键字,final修饰一个类,表示该类不能被继承

class A  final
{// ....
};

设计模式

基本概念:设计模式是一套被反复使用、多数人知晓的、经过分类的、代码设计经验的总结,使用设计模式的目的是为了代码的可重用性、让代码更容易被他人理解、保证代码可靠性,设计模式使得代码编写真正工程化

单例模式

基本概念: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,并提供过一个访问它的全局访问点,该实例被所有程序模块共享(服务器程序中,该服务器的配置信息放在一个文件夹中,这些配置数据由一个单例对象同一读取,然后服务进程中的其它对象再通过该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),单例模式有饿汉模式和懒汉模式两种实现方式

饿汉模式

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;namespace hunger 
{//饿汉:执行main之前就创建出一个对象class Singleton{public:static Singleton* GetInstance(){return &_sint;//返回静态成员对象的地址}void Print(){cout << _x << _y << endl;for (auto& e : _vstr){cout << e << " ";}cout << endl;}//修改数据void AddStr(const string& s){_vstr.push_back(s);}//将拷贝构造和赋值重载禁掉,防止用户*指针然后调用拷贝构造新建对象Singleton(Singleton const&) = delete;Singleton& operator=(Singleton const&) = delete;private://构造函数:数据被放入数组中存放Singleton(int x = 0, int y = 0, const vector<string>& vstr = { "yyyyy","xxxx" }):_x(x),_y(y),_vstr(vstr){}// 想让一些数据,当前程序只有一份,可以把这些数据放到一个类里,然后再把这个类设计成单例,这样数据就只有一份了int _x;int _y;vector<string> _vstr;//类的静态成员对象,属于该类实例化出的所有对象,存在于静态区,在类中声明,使用时受类域限制(加类名)static Singleton _sint;};Singleton Singleton::_sint(1, 1, { "陕西","四川" });
}int main()
{hunger::Singleton::GetInstance()->Print();hunger::Singleton::GetInstance()->AddStr("甘肃");hunger::Singleton::GetInstance()->Print();hunger::Singleton::GetInstance()->AddStr("甘肃");hunger::Singleton::GetInstance()->Print();return 0;
}

缺点1:影响程序启动速度,若单例对象数据过多,构造静态成员对象的成本变高,导致迟迟进不了main函数(长时间不登录微信,拉取消息时很慢,可以通过多线程解决,比如用于拉取群聊消息的单例是一个线程,用于拉去单个用户消息的单例是一个线程,那么拉取群聊消息的单例的初始化速度缓慢不会影响拉取单个用户消息的单例的初始化速度)

缺点2:多个单例类有初始化启动依赖关系,饿汉无法控制(A和B两个单例,若要求A先初始化,B再初始化,饿汉无法保证)

缺点3:无法处理异常,在饿汉模式中,如果单例对象在实例化时抛出异常,整个类加载过程都会失败

饥汉模式

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;namespace lazy
{class Singleton{public:static Singleton* GetInstance(){// 第一次调用时,创建单例对象,第二次时_psint就不为空,进入该函数也只是返回_psint//存在线程安全问题,需要加锁if (_psint == nullptr){_psint = new Singleton;//可能需要释放}return _psint;}static void DelInstance(){//释放 + 置空if (_psint){delete _psint;_psint = nullptr;}}void Print(){cout << _x << endl;cout << _y << endl;for (auto& e : _vstr){cout << e << " ";}cout << endl;}void AddStr(const string& s){_vstr.push_back(s);}Singleton(Singleton const&) = delete;Singleton& operator=(Singleton const&) = delete;private:Singleton(int x = 0, int y = 0, const vector<string>& vstr = { "yyyyy","xxxx" }):_x(x), _y(y), _vstr(vstr){}~Singleton(){// 把数据写到文件cout << "~Singleton()" << endl;}int _x;int _y;vector<string> _vstr;static Singleton* _psint;// 内部类,用于防止用户忘记显示调用DelInstance释放对象//实例化一个静态内部类成员对象(全局生命周期),当程序结束时就会调用GC类对象的析构进而调用DelInstanceclass GC{public:~GC(){Singleton::DelInstance();}};static GC gc;//不实例化GC类对象,该类没用不会调用该类的析构函数};// 两个静态成员对象在类外的定义Singleton* Singleton::_psint = nullptr;Singleton::GC Singleton::gc;//什么都不做
}int main()
{lazy::Singleton::GetInstance()->Print();lazy::Singleton::GetInstance()->AddStr("甘肃");lazy::Singleton::GetInstance()->Print();lazy::Singleton::GetInstance()->AddStr("甘肃");lazy::Singleton::GetInstance()->Print();//lazy::Singleton::DelInstance();//显示调用DelInstance可以释放,不显示也可以(注释和非注释两次运行试一试即可)return 0;
}

补充:也可以选择不用上述的内部类和指针的情况(需要注意显示调用和释放),而是在GetInstance中定义一个局部的静态成员对象,该成员会在第一次调用GetInstance函数时构造初始化一次且仅有一次(局部静态成员对象只能被初始化一次),但只有在C++11及之后才能使用

static Singleton* GetInstance()
{// 局部的静态对象,第一次调用函数时构造初始化// C++11及之后这样写才可以// C++11之前无法保证这里的构造初始化是线程安全static Singleton _sinst;return &_sinst;
}

C/C++ 中 static 的用法全局变量与局部变量 | 菜鸟教程 (runoob.com) 

~over~

这篇关于C++的特殊类设计 饥饿汉模式的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/1088726

相关文章

Nginx location匹配模式与规则详解

《Nginxlocation匹配模式与规则详解》:本文主要介绍Nginxlocation匹配模式与规则,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教... 目录一、环境二、匹配模式1. 精准模式2. 前缀模式(不继续匹配正则)3. 前缀模式(继续匹配正则)4. 正则模式(大

C++如何通过Qt反射机制实现数据类序列化

《C++如何通过Qt反射机制实现数据类序列化》在C++工程中经常需要使用数据类,并对数据类进行存储、打印、调试等操作,所以本文就来聊聊C++如何通过Qt反射机制实现数据类序列化吧... 目录设计预期设计思路代码实现使用方法在 C++ 工程中经常需要使用数据类,并对数据类进行存储、打印、调试等操作。由于数据类

Linux下如何使用C++获取硬件信息

《Linux下如何使用C++获取硬件信息》这篇文章主要为大家详细介绍了如何使用C++实现获取CPU,主板,磁盘,BIOS信息等硬件信息,文中的示例代码讲解详细,感兴趣的小伙伴可以了解下... 目录方法获取CPU信息:读取"/proc/cpuinfo"文件获取磁盘信息:读取"/proc/diskstats"文

C++使用printf语句实现进制转换的示例代码

《C++使用printf语句实现进制转换的示例代码》在C语言中,printf函数可以直接实现部分进制转换功能,通过格式说明符(formatspecifier)快速输出不同进制的数值,下面给大家分享C+... 目录一、printf 原生支持的进制转换1. 十进制、八进制、十六进制转换2. 显示进制前缀3. 指

C++中初始化二维数组的几种常见方法

《C++中初始化二维数组的几种常见方法》本文详细介绍了在C++中初始化二维数组的不同方式,包括静态初始化、循环、全部为零、部分初始化、std::array和std::vector,以及std::vec... 目录1. 静态初始化2. 使用循环初始化3. 全部初始化为零4. 部分初始化5. 使用 std::a

C++ vector的常见用法超详细讲解

《C++vector的常见用法超详细讲解》:本文主要介绍C++vector的常见用法,包括C++中vector容器的定义、初始化方法、访问元素、常用函数及其时间复杂度,通过代码介绍的非常详细,... 目录1、vector的定义2、vector常用初始化方法1、使编程用花括号直接赋值2、使用圆括号赋值3、ve

如何高效移除C++关联容器中的元素

《如何高效移除C++关联容器中的元素》关联容器和顺序容器有着很大不同,关联容器中的元素是按照关键字来保存和访问的,而顺序容器中的元素是按它们在容器中的位置来顺序保存和访问的,本文介绍了如何高效移除C+... 目录一、简介二、移除给定位置的元素三、移除与特定键值等价的元素四、移除满足特android定条件的元

Python获取C++中返回的char*字段的两种思路

《Python获取C++中返回的char*字段的两种思路》有时候需要获取C++函数中返回来的不定长的char*字符串,本文小编为大家找到了两种解决问题的思路,感兴趣的小伙伴可以跟随小编一起学习一下... 有时候需要获取C++函数中返回来的不定长的char*字符串,目前我找到两种解决问题的思路,具体实现如下:

C++ Sort函数使用场景分析

《C++Sort函数使用场景分析》sort函数是algorithm库下的一个函数,sort函数是不稳定的,即大小相同的元素在排序后相对顺序可能发生改变,如果某些场景需要保持相同元素间的相对顺序,可使... 目录C++ Sort函数详解一、sort函数调用的两种方式二、sort函数使用场景三、sort函数排序

Java调用C++动态库超详细步骤讲解(附源码)

《Java调用C++动态库超详细步骤讲解(附源码)》C语言因其高效和接近硬件的特性,时常会被用在性能要求较高或者需要直接操作硬件的场合,:本文主要介绍Java调用C++动态库的相关资料,文中通过代... 目录一、直接调用C++库第一步:动态库生成(vs2017+qt5.12.10)第二步:Java调用C++