特殊类设计

请设计一个类，不能被拷贝

拷贝只会放在两个场景中：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。

classCopyBan{private:CopyBan(const CopyBan&);
    CopyBan&operator=(const CopyBan&);};

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，就可以不能禁止拷贝了
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。

classCopyBan{CopyBan(const CopyBan&)=delete;
    CopyBan&operator=(const CopyBan&)=delete;};

请设计一个类，只能在堆上创建对象

方法一：
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

#include<iostream>usingnamespace std;classOnlyHeap{public:static OnlyHeap*CreateObj(){returnnew OnlyHeap;}private:// 构造函数私有化OnlyHeap():_a(0){}//OnlyHeap(const OnlyHeap& oh);//OnlyHeap& operator=(OnlyHeap oh);OnlyHeap(const OnlyHeap& oh)=delete;
    OnlyHeap&operator=(OnlyHeap oh)=delete;private:int _a;};intmain(){//OnlyHeap oh;//OnlyHeap* ptr = new OnlyHeap;
    OnlyHeap* ptr =OnlyHeap::CreateObj();//OnlyHeap copy(*ptr);delete ptr;return0;}

注意：

推荐主要使用这种方式，因为这种设计思路非常通用
在将构造函数私有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，否则会陷入“先有鸡还是先有蛋的思维”中去（编译器会报错）
这种思想要注意有个死穴——可以使用拷贝构造、赋值拷贝在栈上创建对象
C++98中防拷贝 —— 只声明，不实现，声明为私有（但是这种方式可以在类外面实现，还是可以用不正当的手段在栈上创建对象（比较不安全））
C++11中防拷贝—— OnlyHeap(const OnlyHeap& oh) = delete; 、OnlyHeap& operator=(OnlyHeap oh) = delete; 访问限定符是什么都行

方法二：

1. 将类的析构函数私有
2. 提供一个的成员函数，在该成员函数中完成堆对象的内存释放

#include<iostream>usingnamespace std;classOnlyHeap{public:voidDestoryObj(){deletethis;//this = nullptr;   //不能在类内部置空}private:~OnlyHeap(){
        cout <<"~OnlyHeap()"<< endl;}private:int _a;};intmain(){//OnlyHeap oh;  //不能在栈上创建
    OnlyHeap* ptr =new OnlyHeap;
    ptr->DestoryObj();//这样用拷贝也不能创建出来对象//delete ptr; //释放失败return0;}

注意：

该方式不是考虑拷贝构造、复制拷贝，只要构造函数创建类对象就会默认调用析构函数，当析构函数设置成私有时，构造函数就调不了，因此在栈上也创建不了对象

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。

classStackOnly{public:static StackOnly CreateObj(){returnStackOnly();}private:StackOnly():_a(0){}private:int _a;};intmain(){
    StackOnly so=StackOnly::CreateObj();// 这种方式存在一些漏洞，无法禁止在静态区创建对象static StackOnly sso=so;return0;}

方法二：屏蔽new因为new在底层调用 void* operator new(size_t size)函数，只需将该函数屏蔽掉即可。

注意：要防止定位new

classStackOnly{public:StackOnly():_a(0){}private:void*operatornew(size_t size)=delete;voidoperatordelete(void* ptr)=delete;private:int _a;};intmain(){
    StackOnly so;//StackOnly* ptr = new StackOnly;// 这种方式存在一些漏洞，无法禁止在静态区创建对象//static StackOnly sso;//StackOnly* n = (StackOnly*)malloc(sizeof(StackOnly));//new(n)StackOnly;  //定位newreturn0;}

注意：这两种方式存在一些漏洞，无法禁止在静态区创建对象

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

classNonInherit{public:static NonInherit GetInstance(){returnNonInherit();}private:// 构造函数私有NonInherit(){}};classDerive:NonInherit{};intmain(){
    Derive d;return0;}

总结： C++98 这种方式不够直接，这里是可以继承的，但是Derive不能创建对象，因为Derive的构造函数，必须要调用父类NonInherit构造，但是NonInherit的构造函数私有了，私有在子类不可见，那么这里继承不会报错，继承的子类创建对象会报错

C++11方法：final关键字，final修饰类，表示该类不能被继承。

classNonInheritfinal{};classDerive:NonInherit//不能继承{};intmain(){
    Derive d;return0;}

C++11 的不能被继承的方式，直观、简单明了

请设计一个类，只能创建一个对象(单例模式)

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。
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。

补充：设计模式：迭代器模式、适配器模式、工厂模式、观察者模式、单例模式……

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。

在这里插入图片描述

全局只有唯一的Singleton实例对象，那么他里面的成员也就是单例的
饿汉模式

优点：
1. 简单
1. 如果这个单例对象在多线程（main函数之后）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。
缺点：
1. 单例对象时main函数之前创建初始化的，可能会导致进程启动慢，
1. 如果有多个单例类对象实例启动顺序不确定。
1. 如果多个单例类，并且他们之前有依赖关系，那么饿汉模式无法保证为了更好的控制这些问题
1. 不能主动释放对象空间

懒汉模式

事先没有准备，第一次访问时，才创建单例对象

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。

在这里插入图片描述

懒汉模式第一个调用GetInstance时，才会创建初始化单例对象，相对于饿汉，不存在可能会导致启动慢的问题，也可以控制顺序依赖的问题了

懒汉模式：

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。
1. 相比于饿汉模式，可以自动的释放实例对象的内存空间
缺点：
1. 相对复杂一些，尤其还要控制线程安全的问题（要使用Double-Check的方式加锁，才能保证效率和线程安全。）

补充：

单例模式：定义一个全局对象，但是这种方式存在很大的缺陷，这个对象只能定义在一个.h文件中，如果这个.h在多个.cpp包含，那么链接会报错，原因是链接时会有多个不同的对象，合并时会出现问题。

解决方案：

在.h中用extern声明全局对象，在一个.cpp中创建对象

在.h中用static修饰全局对象，但是之中方案不可行，因为在多个.cpp中会创建多个不同的对象，这与问题相违背（不可取）

标签： c++ 开发语言

本文转载自: https://blog.csdn.net/AI_ELF/article/details/125761481
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