C++进阶（十六）特殊类设计

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文章目录

• 一、请设计一个类，不能被拷贝
• 二、请设计一个类，只能在堆上创建对象
• 三、请设计一个类，只能在栈上创建对象
• 四、请设计一个类，不能被继承
• 五、请设计一个类，只能创建一个对象(单例模式)

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  一、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 A
  {
  public:
  private:
  	A(const A& b)
  	{}
  	A& operator=(const A& b)
  	{}
  	///......
  };
  

  原因：

  1. 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
  2. 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。

  class A
  {
  public:
  	A(const A& b) = delete;
  	A& operator=(const A& b) = delete;
  };
  

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  二、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。

  class HeapOnly
  {
  public:
  	static HeapOnly* CreateObject()
  	{
  		return new HeapOnly;
  	}
  private:
  	HeapOnly()
  	{}
  	HeapOnly(const HeapOnly& st) = delete;
  };
  

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  三、请设计一个类，只能在栈上创建对象

  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 CreateObject()
  	{
  		return StackOnly();
  	}
  	void* operator new(size_t size) = delete;
  	void operator delete(void* p) = delete;
  private:
  	StackOnly()
  		:_a(0)
  	{}
  	int _a;
  };
  

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  四、请设计一个类，不能被继承

  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

  C++11

  final关键字，final修饰类，表示该类不能被继承。

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  五、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。为什么会产生设计模式这样的东西呢？就像人类历史发展会产生兵法。最开始部落之间打仗时都是人拼人的对砍。后来春秋战国时期，七国之间经常打仗，就发现打仗也是有套路的，后来孙子就总结出了《孙子兵法》。孙子兵法也是类似。

  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
  //优点：简单
  //缺点：会导致进程启动较慢、多个单例类对象实例启动先后不确定
  class A
  {
  public:
  	static A* GetInstance()
  	{
  		return &_inst;
  	}
  	
  private:
  	A(){}
  	A(const A& a) = delete;
  	A operator=(const A& a) = delete;
  	static A _inst;
  };
  A A::_inst;
  int main()
  {
  	A::GetInstance();
  	return 0;
  }
  

  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
  ```cpp
  class B
  {
  public:
  	static void DelInstance()
  	{
  		if (_inst)
  		{
  			delete _inst;
  			_inst = nullptr;
  		}
  	}
  	static B* GetInstance()
  	{
  		if (_inst == nullptr)
  		{
  			_inst = new B;
  		}
  		return _inst;
  	}
  private:
  	B() {}
  	~B() {}
  	B(const B& a) = delete;
  	B operator=(const B& a) = delete;
  	static B* _inst;
  	class gc
  	{
  	public:
  		~gc()
  		{
  			DelInstance();
  		}
  	};
  	static gc _gc;
  };
  B* B::_inst = nullptr;
  B::gc B::_gc;
  

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