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C++【特殊类的设计】【单例设计模式】-创新互联
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文章名称：C++【特殊类的设计】【单例设计模式】-创新互联
网站URL：http://cqcxhl.cn/article/cesici.html
- 特殊类的设计
- 1.不能被拷贝的类
- 2.只能在堆上创建对象的类
- 3.只能在栈上创建的类
- 单例模式
- 1.饿汉模式
- 2.懒汉模式
- 3.单例对象的释放问题
在我们上一章的unique中就是让我们的对象不能被拷贝。
我们这里可以将赋值和拷贝构造都设置为私有属性。
class CopyBan
{// ...
private:
Copy(const Copy&);
Copy& operator=(const Copy&);
//...
};#includeclass HeapOnly
{//将析构函数私有
private:
~HeapOnly()
{}
private:
int _a;
};
int main() {HeapOnly hp1;
static HeapOnly hp2;
HeapOnly* ptr =new HeapOnly;
return 0;
}
正常定义的对象我们都需要调用析构函数，如果我们把析构函数设置成私有，那么我们的上面代码中的hp1,hp2都会报错，而我们的ptr因为没有调用析构函数，所以可以正常编译通过。
那么我们就需要手动释放ptr，也就是写成下面的写法
#includeusing namespace std;
class HeapOnly
{public:
static void Delete(HeapOnly* p)
{delete p;
}
//将析构函数私有
private:
~HeapOnly()
{cout<<"heapOnly"<// HeapOnly hp1;
// static HeapOnly hp2;
HeapOnly* ptr =new HeapOnly;
ptr->Delete(ptr);
return 0;
} 或者将构造函数私有化，采用下面的写法
#includeusing namespace std;
class HeapOnly
{public:
//提供一个共有的，获取对象的方式，对象控制是new出来的
static HeapOnly* CreateObject()
{return new HeapOnly;
}
private:
HeapOnly()
:_a(0)
{}
private:
int _a;
};
int main() {// HeapOnly hp1;
// static HeapOnly hp2;
HeapOnly* hp3 =HeapOnly::CreateObject();
delete hp3;
return 0;
}
但是我们还需要防止别人采用拷贝构造的方式在栈上开辟空间，这里我们还需要将拷贝构造和赋值设置成私有的。
#includeusing namespace std;
class HeapOnly
{public:
//提供一个共有的，获取对象的方式，对象控制是new出来的
static HeapOnly* CreateObject()
{return new HeapOnly;
}
private:
HeapOnly(const HeapOnly& hp)=delete;
HeapOnly& operator=(const HeapOnly& hp)=delete;
HeapOnly()
:_a(0)
{}
private:
int _a;
};
int main() {// HeapOnly hp1;
// static HeapOnly hp2;
HeapOnly* hp3 =HeapOnly::CreateObject();
//拷贝构造的空间在栈上
HeapOnly copy(*hp3);
delete hp3;
return 0;
} #includeusing namespace std;
class StackOnly
{public:
static StackOnly CreateObj()
{StackOnly st;
return st;
}
// StackOnly(const StackOnly& hp)=delete;
// StackOnly& operator=(const StackOnly& hp)=delete;
void* operator new(size_t n)=delete;
private:
StackOnly()
:_a(0)
{}
private:
int _a;
};
int main() {// StackOnly hp1;
// static StackOnly hp2;
StackOnly hp3 =StackOnly::CreateObj();
//拷贝构造
//因为我们这里一定要传值返回，然后如果把传值返回给禁用了，我们这里上面的
//正产的hp3也没有办法创建了。
//所以这里的copy(hp3)没有办法禁用
StackOnly copy2(hp3); //不好处理，小缺陷
// StackOnly * copy3=new StackOnly(hp3);
return 0;
} 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。
1.饿汉模式JAVA版本的单例模式
饿汉模式–一开始（main函数之前）就创建出对象
可以使用下面这种生成一个静态的对象
//饿汉模式
class MemoryPool
{public:
private:
//构造函数私有化
MemoryPool()
{}
char* _ptr= nullptr;
//创建一个静态的自己的对象
//因为静态的对象是存在静态区的，是属于所有类的
static MemoryPool _inst;//声明
};
//定义，在类外进行构造
MemoryPool MemoryPool::_inst;
int main()
{// MemoryPool pool1;
//MemoryPool pool2;
}或者像下面这样采用指针的形式
#includeusing namespace std;
//饿汉模式
class MemoryPool
{public:
static MemoryPool*GetInstance()
{return _pinst;
}
void* Alloc(size_t n)
{void* ptr= nullptr;
return ptr;
}
void Dealloc(void*ptr)
{}
private:
//构造函数私有化
MemoryPool()
{}
char* _ptr= nullptr;
//创建一个静态的自己的对象
//因为静态的对象是存在静态区的，是属于所有类的
static MemoryPool* _pinst;//声明
};
//定义，在类外进行构造
MemoryPool* MemoryPool::_pinst=new MemoryPool;
int main()
{// MemoryPool pool1;
//MemoryPool pool2;
void* ptr1=MemoryPool::GetInstance()->Alloc(10);
MemoryPool::GetInstance()->Dealloc(ptr1);
} 2.懒汉模式饿汉模式：
优点：简单，没有线程安全问题（因为它在main函数之前就执行了，不存在竞争的问题）。
缺点：1、一个程序中，有多个单例，并且有先后创建初始化顺序要求时，饿汉无法控制
（比方说A先创建，然后B在创建，这样是没有办法做到的，因为它们都是静态成员，我们是没有办法确定的。同一个文件中可能谁在前，谁先初始化，但是如果是在多个文件中就不好控制了）
2、饿汉单例模式，初始化任务多的时候，会影响程序的启动速度。因为我们上面的单例的初始化是在main函数之前就创建的。
懒汉模式：第一次使用对象再创建实例对象。
#includeusing namespace std;
//饿汉模式
class MemoryPool
{public:
static MemoryPool*GetInstance()
{if(_pinst== nullptr)
{_pinst=new MemoryPool;
}
return _pinst;
}
void* Alloc(size_t n)
{void* ptr= nullptr;
return ptr;
}
void Dealloc(void*ptr)
{}
private:
//构造函数私有化
MemoryPool()
{}
char* _ptr= nullptr;
//创建一个静态的自己的对象
//因为静态的对象是存在静态区的，是属于所有类的
static MemoryPool* _pinst;//声明
};
//定义，在类外进行构造
MemoryPool* MemoryPool::_pinst=nullptr;
int main()
{// MemoryPool pool1;
//MemoryPool pool2;
void* ptr1=MemoryPool::GetInstance()->Alloc(10);
MemoryPool::GetInstance()->Dealloc(ptr1);
} 3.单例对象的释放问题优点
1、控制顺序
2、不影响启动速度
缺点：
1、相对复杂（线程安全问题）
2、线程安全问题要处理好
1、一般情况下，单例对象不需要释放。一般整个程序运行期间都可能会用到。
2、单例对象在进程正常结束之后也会资源释放
3、有些特殊的场景需要释放，比如单例对象析构时，要进行一些持久化（往文件，数据库写）操作。
我们可以通过定义一个内嵌类型的垃圾回收器来释放我们的空间
#includeusing namespace std;
//饿汉模式
class MemoryPool
{public:
static MemoryPool*GetInstance()
{if(_pinst== nullptr)
{_pinst=new MemoryPool;
}
return _pinst;
}
void* Alloc(size_t n)
{void* ptr= nullptr;
return ptr;
}
void Dealloc(void*ptr)
{}
// 实现一个内嵌垃圾回收类
class CGarbo {public:
~CGarbo()
{if (_pinst)
delete _pinst;
}
};
private:
//构造函数私有化
MemoryPool()
{}
char* _ptr= nullptr;
//创建一个静态的自己的对象
//因为静态的对象是存在静态区的，是属于所有类的
static MemoryPool* _pinst;//声明
};
//定义，在类外进行构造
MemoryPool* MemoryPool::_pinst=nullptr;
//定义一个静态的全局的回收对象
//在main函数结束之后，它会调用析构函数，就会释放单例对象。
static MemoryPool::CGarbo gc;
int main()
{// MemoryPool pool1;
//MemoryPool pool2;
void* ptr1=MemoryPool::GetInstance()->Alloc(10);
MemoryPool::GetInstance()->Dealloc(ptr1);
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