请设计一个类,不能被拷贝
拷贝只会放生在两个场景中: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。
class CopyBan
{
// ...
private:
CopyBan(const CopyBan&);
CopyBan& operator=(const CopyBan&);
//...
};
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。
class CopyBan
{
// ...
CopyBan(const CopyBan&)=delete;
CopyBan& operator=(const CopyBan&)=delete;
//...
};
请设计一个类,只能在堆上创建对象
实现方式:
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
// 只能在堆上创建对象的类
class HeapOnly
{
public:
static HeapOnly* CreateObj()
{
return new HeapOnly;
}
private:
HeapOnly()
{}
HeapOnly(const HeapOnly&) = delete;
};
int main()
{
/*HeapOnly hp1;
HeapOnly* php2 = new HeapOnly;
static HeapOnly hp3;*/
HeapOnly* php4 = HeapOnly::CreateObj();
//HeapOnly hp5(*php4);
delete php4;
cout << sizeof(php4) << endl;
cout << sizeof(size_t) << endl;
return 0;
}
这里注意,要防止拷贝构造,否则禁不住。
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 CreateObj()
{
return StackOnly();
}
void Print() const
{
cout << "StackOnly::Print()" << endl;
}
// 禁掉operator new可以把下面用new 调用拷贝构造申请对象给禁掉
void* operator new(size_t size) = delete;
void operator delete(void* p) = delete;
private:
StackOnly()
:_a(0)
{}
private:
int _a;
};
int main()
{
//StackOnly so1 = StackOnly::CreateObj();
static StackOnly so4 = StackOnly::CreateObj();
//static StackOnly so2;
//StackOnly* pso3 = new StackOnly;
StackOnly::CreateObj().Print();
const StackOnly& so5 = StackOnly::CreateObj();
so5.Print();
return 0;
}
但是只在栈上开辟是有瑕疵的,无法禁止静态对象拷贝构造。
请设计一个类,不能被继承
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。(不推荐)
C++11方法 final关键字,final修饰类,表示该类不能被继承。
class A final
{
// ....
};
RAII锁管理类
template<class Lock>
class LockGuard
{
public:
LockGuard(Lock& lk)
:_lk(lk)
{
_lk.lock();
}
~LockGuard()
{
_lk.unlock();
}
private:
Lock& _lk;
};
在标准库中使用
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。
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。
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
私有化构造,封死拷贝构造和赋值。
// 单例模式的类:全局只有一个唯一对象
// 饿汉模式:一开始(main函数之前)就创建对象
// 缺点:1、单例对象初始化时数据太多,导致启动慢
// 2、多个单例类有初始化依赖关系,饿汉模式无法控制
class InfoSingleton
{
public:
static InfoSingleton& GetInstance()
{
return _sins;
}
void Insert(string name, int salary)
{
_info[name] = salary;
}
void Print()
{
for (auto kv : _info)
{
cout << kv.first << ":" << kv.second << endl;
}
cout << endl;
}
private:
InfoSingleton()
{}
InfoSingleton(const InfoSingleton& info) = delete;
InfoSingleton& operator=(const InfoSingleton& info) = delete;
private:
map<string, int> _info;
static InfoSingleton _sins;
};
InfoSingleton InfoSingleton::_sins;
int main()
{
InfoSingleton::GetInstance().Insert("张三", 10000);
InfoSingleton& infosl = InfoSingleton::GetInstance();
infosl.Insert("李四", 15000);
infosl.Insert("赵六", 12000);
infosl.Insert("王五", 8000);
infosl.Print();
InfoSingleton::GetInstance().Insert("张三", 13000);
InfoSingleton::GetInstance().Print();
//InfoSingleton copy = InfoSingleton::GetInstance();
//copy.Insert("孙七", 50000);
//copy.Print();
infosl.Print();
return 0;
}
注意GetInstance返回的要是引用,封死拷贝构造和赋值,否则单例条件不成立。
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。
饿汉模式还有一个问题,就是很难控制单例被初始化的顺序,比如A和B都是单例,B依赖A,在文件很多的情况下难以保证先初始化A。所以要解决这个问题,就使用懒汉模式。
// 懒汉模式:第一次获取单例对象的时候创建对象
// 1、对象在main函数之后才会创建,不会影响启动顺序
// 2、可以主动控制创建顺序
class InfoSingleton
{
public:
// 多个线程一起调用GetInstance,存在线程安全的风险,
static InfoSingleton& GetInstance()
{
// 第一次获取单例对象的时候创建对象
// 双检查加锁
if (_psins == nullptr) // 对象new出来以后,避免每次都加锁的检查,提高性能
{
//LockGuard<mutex> lock(_smtx);
std::lock_guard<mutex> lock(_smtx);
if (_psins == nullptr) // 保证线程安全且只new一次
{
_psins = new InfoSingleton;
}
}
return *_psins;
}
// 一般单例对象不需要考虑释放
// 单例对象不用时,必须手动处理,一些资源需要保存
// 可以手动调用主动回收
// 也可以让他自己在程序结束时,自动回收
static void DelInstance()
{
// 保存数据到文件
// ...
std::lock_guard<mutex> lock(_smtx);
if (_psins)
{
delete _psins;
_psins = nullptr;
}
}
// 也可以让他自己在程序结束时,自动回收
class GC
{
public:
~GC()
{
if (_psins)
{
cout << "~GC()" << endl;
DelInstance();
}
}
};
void Insert(string name, int salary)
{
_info[name] = salary;
}
void Print()
{
for (auto kv : _info)
{
cout << kv.first << ":" << kv.second << endl;
}
cout << endl;
}
private:
InfoSingleton()
{}
InfoSingleton(const InfoSingleton& info) = delete;
InfoSingleton& operator=(const InfoSingleton& info) = delete;
map<string, int> _info;
// ...
private:
static InfoSingleton* _psins;
static mutex _smtx;
static GC _gc;
};
InfoSingleton* InfoSingleton::_psins = nullptr;
mutex InfoSingleton::_smtx;
InfoSingleton::GC InfoSingleton::_gc;
int main()
{
InfoSingleton::GetInstance().Insert("张三", 10000);
InfoSingleton& infosl = InfoSingleton::GetInstance();
infosl.Insert("李四", 15000);
infosl.Insert("赵六", 12000);
infosl.Insert("王五", 8000);
infosl.Print();
InfoSingleton::GetInstance().Insert("张三", 13000);
InfoSingleton::GetInstance().Print();
infosl.Print();
return 0;
}
使用双检查锁,保证线程安全和效率(只加一次锁)。
实现一个内嵌垃圾回收类GC在不使用单例后释放资源(虽然在本程序中没意义)。
懒汉模式还可以通过局部静态变量初始化实现:
//1、是懒汉。 因为静态的局部变量是在main函数之后才创建初始化的
//2、C++11之前,这里是不能保证sinst的初始化是线程安全的。
//3、C++11之后,可以。
class InfoSingleton
{
public:
static InfoSingleton& GetInstance()
{
static InfoSingleton sinst;
return sinst;
}
void Insert(string name, int salary)
{
_info[name] = salary;
}
void Print()
{
for (auto kv : _info)
{
cout << kv.first << ":" << kv.second << endl;
}
cout << endl;
}
private:
InfoSingleton()
{
cout << "InfoSingleton()" << endl;
}
InfoSingleton(const InfoSingleton& info) = delete;
InfoSingleton& operator=(const InfoSingleton& info) = delete;
map<string, int> _info;
// ...
};
但是这种方式要慎重,在C++11前不是线程安全的,在C++11后才是线程安全的。