【小梦C嘎嘎——启航篇】C++特殊类设计

2024-04-28 23:36
文章标签 c++ 设计 特殊 启航 嘎嘎 小梦

本文主要是介绍【小梦C嘎嘎——启航篇】C++特殊类设计，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！

【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💞

追梦之旅，你我同行

   
😎博客昵称：博客小梦
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😊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！😘
在这里插入图片描述

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！
   😘如果我写的有什么不好之处，请在文章下方给出你宝贵的意见😊。如果觉得我写的好的话请点个赞赞和关注哦~😘😘😘

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http://www.chinasem.cn/article/944561。

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