C++特殊類設(shè)計（單例模式）

1.請設(shè)計一個類，不能被拷貝

• C++98
  將拷貝構(gòu)造函數(shù)與賦值運算符重載只聲明不定義，并且將其訪問權(quán)限設(shè)置為私有即可。

  class CopyBan
  {
   ? ?// ...? ?
  private:
   ? ?CopyBan(const CopyBan&);
   ? ?CopyBan& operator=(const CopyBan&);
   ? ?//...
  };
  

  原因：

  1. 設(shè)置成私有：如果只聲明沒有設(shè)置成private，用戶自己如果在類外定義了，就可以不能禁止拷貝了

  2. 只聲明不定義：不定義是因為該函數(shù)根本不會調(diào)用，定義了其實也沒有什么意義，不寫反而還簡單，而且如果定義了就不會防止成員函數(shù)內(nèi)部拷貝了。

• C++11C++11擴展delete的用法，delete除了釋放new申請的資源外，如果在默認(rèn)成員函數(shù)后跟上=delete，表示讓編譯器刪除掉該默認(rèn)成員函數(shù)。

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

2. 請設(shè)計一個類，只能在堆上創(chuàng)建對象

實現(xiàn)方式：

1. 將類的構(gòu)造函數(shù)私有，拷貝構(gòu)造聲明成私有。防止別人調(diào)用拷貝在棧上生成對象。
2. 提供一個靜態(tài)的成員函數(shù)，在該靜態(tài)成員函數(shù)中完成堆對象的創(chuàng)建

//請設(shè)計一個類，只能在堆上創(chuàng)建對象
//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. 請設(shè)計一個類，只能在棧上創(chuàng)建對象

將構(gòu)造函數(shù)私有化，然后設(shè)計靜態(tài)方法創(chuàng)建對象返回即可。

//請設(shè)計一個類，只能在棧上創(chuàng)建對象
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. 請設(shè)計一個類，不能被繼承

• C++98

  // C++98中構(gòu)造函數(shù)私有化，派生類中調(diào)不到基類的構(gòu)造函數(shù)。則無法繼承
  class NonInherit
  {
  public:
       static NonInherit GetInstance()
       {
       	return NonInherit();
       }
  private:
       NonInherit()
       {}
  };
  

• C++11
  final關(guān)鍵字，final修飾類，表示該類不能被繼承。

  class A ?final
  {
   ? ?// ....
  };
  

5.請設(shè)計一個類，只能創(chuàng)建一個對象(單例模式)

設(shè)計模式：

設(shè)計模式（Design Pattern）是一套被反復(fù)使用、多數(shù)人知曉的、經(jīng)過分類的、代碼設(shè)計經(jīng)驗的總結(jié)。

使用設(shè)計模式的目的：為了代碼可重用性、讓代碼更容易被他人理解、保證代碼可靠性。 設(shè)計模式使代碼編寫真正工程化；設(shè)計模式是軟件工程的基石脈絡(luò)，如同大廈的結(jié)構(gòu)一樣。

單例模式：

一個類只能創(chuàng)建一個對象，即單例模式，該模式可以保證系統(tǒng)中該類只有一個實例，并提供一個訪問它的全局訪問點，該實例被所有程序模塊共享。比如在某個服務(wù)器程序中，該服務(wù)器的配置信息存放在一個文件中，這些配置數(shù)據(jù)由一個單例對象統(tǒng)一讀取，然后服務(wù)進程中的其他對象再通過這個單例對象獲取這些配置信息，這種方式簡化了在復(fù)雜環(huán)境下的配置管理。

單例模式有兩種實現(xiàn)模式：

餓漢模式

就是說不管你將來用不用，程序啟動時就創(chuàng)建一個唯一的實例對象。

//餓漢模式：第一次訪問實例對象前創(chuàng)建
// 餓漢模式
// 優(yōu)點：簡單
// 缺點：可能會導(dǎo)致進程啟動慢，且如果有多個單例類對象實例啟動順序不確定。
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:
	//限制類外面隨意創(chuàng)建對象
	Singleton()
	{}
private:
	int _n = 0;
	mutex mtx;
	vector<string> _v;
	static Singleton* _ins;
};
Singleton* Singleton::_ins = new Singleton;

如果這個單例對象在多線程高并發(fā)環(huán)境下頻繁使用，性能要求較高，那么顯然使用餓漢模式來避免資源競爭，提高響應(yīng)速度更好。

懶漢模式

如果單例對象構(gòu)造十分耗時或者占用很多資源，比如加載插件啊， 初始化網(wǎng)絡(luò)連接啊，讀取文件啊等等，而有可能該對象程序運行時不會用到，那么也要在程序一開始就進行初始化，就會導(dǎo)致程序啟動時非常的緩慢。 所以這種情況使用懶漢模式（延遲加載）更好。

// 懶漢
// 優(yōu)點：第一次使用實例對象時，創(chuàng)建對象。進程啟動無負(fù)載。多個單例實例啟動順序自由控制。
// 缺點：復(fù)雜
class Singleton
{
public:
	static Singleton* GetInstance()
	{
		//雙檢查加鎖
		if (_ins == nullptr) //提高效率，不需要每次獲取單例都加鎖解鎖
		{
			_imtx.lock();
			if (_ins == nullptr) //保證線程安全和只new一次
				_ins = new Singleton;
			_imtx.unlock();
		}
		return _ins;
	}
	//一般全局都要使用單例對象，所以單例對象一般不需要顯示釋放
	//有些特殊場景，想顯示釋放一下
	static void DelInstance()
	{
		_imtx.lock();
		if (_ins)
		{
			delete _ins;
			_ins = nullptr;
		}
		_imtx.unlock();
	}
	~Singleton()
	{
		cout << "~Singleton()" << endl;
		//持久化
		//比如要求程序結(jié)束時，將數(shù)據(jù)寫到文件,單例對象析構(gòu)時持久化就比較好
	}
	//內(nèi)部類：單例對象回收
	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:
	//限制類外面隨意創(chuàng)建對象
	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：懶漢和餓漢的優(yōu)缺點
餓漢的缺點：
1.如果單例對象初始化很慢（如初始化動作多，還會伴隨一些IO行為，如讀取配置文件），main函數(shù)之前就要申請，第一，暫時不需要使用確占用資源，第二程序啟動會受影響。
2.如果兩個單例都是餓漢，并且有依賴關(guān)系，要求單例1再創(chuàng)建，單例2再創(chuàng)建，餓漢無法控制順序，懶漢才可以。
餓漢的優(yōu)點:
簡單(相對懶漢而言)

懶漢完美的解決了上面餓漢的問題，就是相對復(fù)雜一點文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-805486.html

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