C++特殊类设计(单例模式)
1.请设计一个类,不能被拷贝
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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&); //... };
原因:
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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
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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。
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C++11C++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; //... };
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
//请设计一个类,只能在堆上创建对象
//思路1
class HeapOnly
{
public:
void Destroy()
{
delete this;
}
private:
~HeapOnly()
{
cout << "~HeapOnly()" << endl;
}
int _x;
};
//思路2
class HeapOnly2
{
public:
static HeapOnly2* CreateObj(int x = 0)
{
return new HeapOnly2(x);
}
private:
HeapOnly2(int x=0)
:_x(x)
{}
HeapOnly2(const HeapOnly2& hp) = delete;
HeapOnly2& operator=(const HeapOnly2& hp) = delete;
int _x;
};
3. 请设计一个类,只能在栈上创建对象
将构造函数私有化,然后设计静态方法创建对象返回即可。
//请设计一个类,只能在栈上创建对象
class StackOnly
{
public:
static StackOnly CreateObj(int x = 0)
{
return StackOnly(x);
}
StackOnly(StackOnly&& so)
:_x(so._x)
{}
private:
StackOnly(int x = 0)
:_x(x)
{}
StackOnly(const StackOnly& so) = delete;
int _x;
};
4. 请设计一个类,不能被继承
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C++98
// 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() {} };
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C++11
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。
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:第一次访问实例对象前创建
// 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 _ins;
}
void Add(const string& str)
{
mtx.lock();
_v.push_back(str);
++_n;
mtx.unlock();
}
void Print()
{
mtx.lock();
for (auto e : _v)
cout << e << endl;
mtx.unlock();
}
int getN()
{
return _n;
}
private:
//限制类外面随意创建对象
Singleton()
{}
private:
int _n = 0;
mutex mtx;
vector<string> _v;
static Singleton* _ins;
};
Singleton* Singleton::_ins = new Singleton;
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
class Singleton
{
public:
static Singleton* GetInstance()
{
//双检查加锁
if (_ins == nullptr) //提高效率,不需要每次获取单例都加锁解锁
{
_imtx.lock();
if (_ins == nullptr) //保证线程安全和只new一次
_ins = new Singleton;
_imtx.unlock();
}
return _ins;
}
//一般全局都要使用单例对象,所以单例对象一般不需要显示释放
//有些特殊场景,想显示释放一下
static void DelInstance()
{
_imtx.lock();
if (_ins)
{
delete _ins;
_ins = nullptr;
}
_imtx.unlock();
}
~Singleton()
{
cout << "~Singleton()" << endl;
//持久化
//比如要求程序结束时,将数据写到文件,单例对象析构时持久化就比较好
}
//内部类:单例对象回收
class GC
{
public:
~GC()
{
DelInstance();
}
};
void Add(const string& str)
{
mtx.lock();
//_v.push_back(str);
++_n;
mtx.unlock();
}
void Print()
{
mtx.lock();
for (auto e : _v)
cout << e << endl;
mtx.unlock();
}
int getN()
{
return _n;
}
private:
//限制类外面随意创建对象
Singleton()
{}
Singleton(const Singleton& sl) = delete;
Singleton& operator=(const Singleton& sl) = delete;
private:
int _n = 0;
mutex mtx;
vector<string> _v;
static Singleton* _ins;
static mutex _imtx;
static GC _gc;
};
Singleton* Singleton::_ins = nullptr;
mutex Singleton::_imtx;
Singleton::GC Singleton::_gc;
分析:懒汉和饿汉的优缺点
饿汉的缺点:
1.如果单例对象初始化很慢(如初始化动作多,还会伴随一些IO行为,如读取配置文件),main函数之前就要申请,第一,暂时不需要使用确占用资源,第二程序启动会受影响。
2.如果两个单例都是饿汉,并且有依赖关系,要求单例1再创建,单例2再创建,饿汉无法控制顺序,懒汉才可以。
饿汉的优点:
简单(相对懒汉而言)
懒汉完美的解决了上面饿汉的问题,就是相对复杂一点
原文地址:https://blog.csdn.net/m0_63949251/article/details/135653964
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